天問
Credits: Matt Bobrowsky (Orbital Sciences Corporation) and NASA |
Credits: R. Elson and R. Sword(Cambridge University) & NASA |
Credits: R. Elson and R. Sword(Cambridge University) & NASA |
★鯆魚星雲★
◆前言◆
◆一顆處於「嬰兒時期」的行星狀星雲◆
◆一個未解之謎◆
◆鯆魚星雲的細節◆
◆鯆魚星雲的影像◆
★年青白矮星★
◆前言◆
◆對NGC1818的觀測◆
◆確認年青的白矮星◆
◆在年青星團中閃耀著的熾熱白矮星◆
★鯆魚星雲★
◆前言◆
天文學家捕捉了一顆恆星生命中罕有的一刻──生命中呼出最後一口氣的時刻──在恆星的最後光輝照耀下,吹出一個氣囊。這是哈勃太空望遠鏡(HST)眼中的「鯆魚星雲」(Stingray nebula, Hen-1357),在已知的行星狀星雲中,它是最年青的一顆。二十年前,這顆奄奄一息的恆星已被星雲氣體所埋藏著,可是它的溫度卻不足以把星雲照亮。
因為這Hen-1357星雲形似鯆魚,所以被稱為鯆魚星雲。現時所獲得的星雲影像是剛處於形成期的行星狀星雲,它可以為一如太陽般的普通恆星提供奄奄一息時的新信息。
◆一顆處於「嬰兒時期」的行星狀星雲◆
當一顆較低質量的恆星漸漸年老而膨脹為紅巨星時,它會把外層物質往外太空吹出去,最後便形成氣泡狀的行星狀星雲。在星雲膨脹,漸漸遠離恆星之際,恆星剩餘之核心則愈來愈熱,最後恆星把氣體加熱,直至把星雲照亮。這時,從恆星而來的高速風把氣體壓縮,並把氣泡向外推出去。
鯆魚星雲的中心星加熱速度相當快,馬利蘭州巴爾的摩市太空望遠鏡科學院的Kailash Sahu表示:現時之理論模型並沒有預言如鯆魚星雲般的低質量恆星有如此快速之演化,它的速度簡直使人吃驚。
於馬利蘭州格林貝特的軌道科學機構的馬.鮑布羅斯基(前譯馬.鮑布朗斯基)補充,中心星溫度急速上升,直至溫度足以把星雲照亮,祇是在過去二十年間的事情,所以以人類的術語來說,鯆魚星雲祇是一個「嬰兒」。對於年齡長達數十億的恆星,祇有短短一百年左右的過渡期,相當於一瞬間而已。要「捕捉」一顆處於這極度短暫的演化階段的恆星,實在極為罕有,因此以往從未有更年青的星雲被確認。
◆一個未解之謎◆
與其他行星狀星雲相比,鯆魚星雲的尺度祇及它們的十分之一,所以在HST進行觀測之前,根本看不到它的任何細節。鯆魚星雲距離我們大約一萬八千光年,位於天壇座。
一向在天文學家眼中,行星狀星雲擁有雙氣泡狀算是普遍,但卻在他們心裡,這現象始終都是一個謎。因為很多天體──由年青恆星到激擾星系──也會產生背向的氣體噴流,所以自從HST把鯆魚星雲的氣體噴流揭露後,天文學家頓感雀躍。雖然很多理論企圖說明噴流的成因,但是始終未能真正了解其形成細節。
鮑布羅斯基表示:理論與觀測都表明,在背向噴流的形成過程中,環狀或者盤狀物質佔有一定的角色,但現時的影像卻意味著──至低限度在某些個案中──現場環境稍為複雜。
◆鯆魚星雲的細節◆
由鮑布羅斯基及其同事所拍攝的影像顯示了一個氣體環把中心星包圍著,而在氣體環的上下方則看到由氣體構成的泡泡。由中心星向外湧出的星風產生了足以把氣泡末端吹穿的壓力,氣體就從這些破孔往外逃逸,而這些泡泡就扮演著噴射咀的角色,把逃逸的氣體引導成為兩股反方向的噴流。同時,中心星的恆星風在撞擊泡泡的內壁時也產生衝擊,影像也顯示了由衝擊波加熱的光亮氣體。
在影像中,天文學家也有另一項發現──星雲還存在著另一顆恆星,表明鯆魚星雲的中心星祇是一個雙星系統的一員。因為天文學家認為在氣體環、氣泡及氣柱的形成中,伴星也可能發揮了其作用,所以這顆「第二顆星」也佔有一定的重要性。
同時,對於星雲中有部分氣體在伴星的引力下可能被扭曲的現象──在其他行星狀星雲中從未見過的另一現象,天文學家也從與伴星連接的「氣體橋」而獲得證據。
於一九九三年,鮑布羅斯基首先利用哈勃太空望遠鏡觀看鯆魚星雲,並首次從有關圖片顯示它的結構。至一九九七年,鮑布羅斯基與他的同事(包括太空望遠鏡科學研究院的Sahu,印度天體物理學院的M. Parthasarathy,西班牙馬德里ISO科學工作中心的Pedro Garcia-Lario)再次觀測了鯆魚星雲。
◆鯆魚星雲的影像◆
現時在已知的行星狀星雲中,WFPC2所捕獲的鯆魚星雲(圖99031w)是最年青。
光亮的中心星位於綠色圓環中央,它的伴星則於其十點鐘(左上)的位置,在引力作用下,兩者由一道綠色的氣體連接,形成一道淡淡的橋樑。
在圍繞中心星的綠色氣體環的左下方及右上方均有氣泡,由中心星輻射所推動的物質流把氣泡吹穿,氣體從此逃逸。
紅色的曲線是被衝擊波加熱的氣體。由中心星吹出的星風於到達泡泡內壁時造成衝擊,衝擊波再把氣體加熱。
鯆魚星雲位於天壇座,與太陽系的一百三十倍相約,可是與我們相距達一萬八千光年,所以看起來有如一個一哩外的一角銀幣。
99031w影像的顏色是由氮(紅)、氧(綠)及氫(藍)所發出的真色,所用過濾器是F658N([N II])、F502N([O III])F487N(H-β)。
Credits: Matt Bobrowsky (Orbital Sciences Corporation) and NASA
★年青白矮星★
◆前言◆
哈勃太空望遠鏡(HST)為一顆剛燃燒殆盡,餘輝正高速的暗淡下來的恆星定位,天文學家更可以由此準確地估算多大的恆星才以超新星爆發告終。
◆對NGC1818的觀測◆
基於HST對一顆罕有的年青白矮星的觀測,天文學家總結地表示,它的前身是一異常巨大的恆星,質量達到七點六倍太陽質量。較早之前,天文學家曾估計祇要恆星質量在太陽質量的六至十倍之間,它們不會安安靜靜的、漸漸的暗淡下來,也不會以白矮星為其最終歸宿;相反,它們以猛烈的爆發把自身徹底的解體而告終。
新的質量下限也許可以協助天文學家更精確地修正早期宇宙的星系形成理論,也有助於計算超新星為星際空間所帶出的重元素(於建立新一代恆星及行星中,重元素佔有重有地位)的速度,以至對估計太空中的中子星數有所幫助。
劍橋大學的麗貝卡.埃爾遜及斯坦因.西格德森,與及其共同研究員在對WFPC2所拍攝的NGC1818圖片進行搜尋時發現這超高溫白矮星。
◆確認年青的白矮星◆
其中的竅門是要確認一顆新近形成的白矮星。在前身恆星剛「熄滅」及坍縮之後所形成的白矮星會是異常的高溫及光亮,一顆這類型的白矮星可能十分「年青」(相對於星團內其他較年老而暗淡的矮星)。因為最巨大的恆星的壽命最短促,也就最先「熄滅」而成為白矮星,所以從它也許可以引申出星團中現存最巨大的恆星。
其實在銀河系裡,天文學家也找到很多更為接近的星團,可是NGC1818卻比它們大十倍以上,所以能找到年青矮星的機會也大大的提高;同時,這個星團年齡祇有四千萬年,所以仍會存在著一些巨大恆星。
對於狩獵那麼遙遠的白矮星,HST算是理想的「獵人」,憑它的銳利「眼光」,足以在如斯密集的星團中為白矮星定位,並很容易地測度到白矮星表面那熱得要命的高溫──華氏五萬度。
候選星被確認後,英澳天文台就對它進行光譜鑒證,最後確定這高溫天體並非前景或背景天體,同時天文學家也試圖瞭解其真正處於的演化階段。
◆在年青星團中閃耀著的熾熱白矮星◆
令人炫目的NGC1818,綽號「珠寶盒」,位於劍魚座,在大麥哲倫雲(銀河系的衛星星系,一個猛烈的恆星誕生場)裡面,距離我們十六萬四千光年,由二萬顆恆星組成,年齡祇有四千萬年,屬於富星團,視亮度為九.七等,視直徑為七弧分。
在HST的WFPC2影像中,星團中的每一顆恆星也清晰無比。對於研究恆星演化,大麥哲倫雲就是一個理想的鄰近實驗室。
在星團中,天文學家發現了一顆年青白矮星,它剛完成紅巨星階段。觀測中表明它的前身恆星──紅巨星──的質量達到太陽的七點六倍,與之前的估計大相庭徑。
圖99032a的範圍為一百光年,二.二弧分。圖99032b的左下小圖為大麥哲倫雲的地面影像。
Credits: R. Elson and R. Sword(Cambridge University) & NASA