一個(gè)字大！首次拍出紅超巨星心宿二，迄今為止最詳細(xì)的大氣圖！

天文學(xué)家最新繪制出迄今為止最詳細(xì)的紅超巨星心宿二大氣圖，阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的卡爾·G·詹斯基超大型陣列(VLA)都具有前所未有的靈敏度和分辨率，揭示了從紅超巨星恒星表面上方，整個(gè)色球，一直到風(fēng)區(qū)，心宿二大氣的大小和溫度。紅超巨星，如心宿二和它更為著名的表親參宿四，在它們生命的末期都是巨大、溫度相對(duì)較低的恒星。

大質(zhì)量恒星正在耗盡燃料、崩塌和成為超新星的路上，通過(guò)巨大的恒星風(fēng)，它們將重元素發(fā)射到太空中，從而為宇宙生命提供必要的元素基石方面發(fā)揮了重要作用。但這些巨大的恒星風(fēng)是如何發(fā)射的，任然是一個(gè)謎。天文學(xué)家對(duì)距離地球最近的超巨星心宿二大氣進(jìn)行了詳細(xì)研究，為找到這些答案邁出了關(guān)鍵的一步。心宿二的ALMA和VLA圖是迄今為止除太陽(yáng)以外所有恒星中最詳細(xì)的射電圖。

ALMA以較短波長(zhǎng)觀測(cè)到靠近其表面（其光學(xué)光球?qū)樱┑男乃薅?，而由VLA觀測(cè)到的較長(zhǎng)波長(zhǎng)則顯示出大氣層在更遠(yuǎn)的地方。在可見光下可以看到，心宿二直徑大約是太陽(yáng)的700倍。但是，當(dāng)ALMA和VLA在射電中揭示它的大氣層時(shí)，這顆超級(jí)巨星被證明是更巨大的。研究的主要作者、愛爾蘭都柏林高級(jí)研究院的埃蒙·奧戈?duì)柭?Eamon O‘Gorman)解釋說(shuō)：恒星大小可能會(huì)根據(jù)觀測(cè)到光的波長(zhǎng)而發(fā)生巨大變化。

其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》期刊上，VLA的較長(zhǎng)波長(zhǎng)揭示了這顆紅超巨星的大氣，幾乎是恒星本身半徑的12倍。射電望遠(yuǎn)鏡測(cè)量了心宿二大氣中大部分氣體和等離子體的溫度。最引人注目的是色球內(nèi)的溫度，這是恒星表面上方被磁場(chǎng)和沖擊波加熱的區(qū)域，這些磁場(chǎng)和沖擊波是由恒星表面強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)對(duì)流產(chǎn)生，很像沸水鍋中的起泡運(yùn)動(dòng)。目前對(duì)色球知之甚少，這是第一次在無(wú)線電波中探測(cè)到這個(gè)區(qū)域。

多虧了ALMA和VLA，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)心宿二這顆恒星的色球?qū)?，延伸到了恒星半徑?.5倍（太陽(yáng)的色球?qū)又挥衅浒霃降?/200）。研究還發(fā)現(xiàn)，色球溫度比之前的光學(xué)和紫外觀測(cè)所暗示的要低。溫度在3500攝氏度(6400華氏度)達(dá)到峰值，之后逐漸下降。相比之下，太陽(yáng)的色球溫度幾乎達(dá)到了20000攝氏度。發(fā)現(xiàn)在恒星溫度下，色球是‘溫?zé)岬摹?，而不是熱的，這種不同是可以解釋的，因?yàn)闊o(wú)線電測(cè)量對(duì)恒星大氣中的大部分氣體和等離子體都是靈敏的溫度計(jì)。

而過(guò)去的光學(xué)和紫外觀測(cè)只對(duì)非常熱的氣體和等離子體敏感。研究認(rèn)為，心宿二和參宿四等紅超巨星的大氣層不均勻，想象一下，大氣層是由許多不同顏色的點(diǎn)組成的一幅畫，代表著不同的溫度。這幅畫的大部分包含射電望遠(yuǎn)鏡可以看到的微溫氣體點(diǎn)，但也有只有紅外望遠(yuǎn)鏡才能看到的冷點(diǎn)，以及紫外線望遠(yuǎn)鏡可以看到的熱點(diǎn)。目前無(wú)法單獨(dú)觀察這些點(diǎn)，但研究人員表示在未來(lái)的研究中嘗試一下。

博科園｜研究/來(lái)自：美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)

研究發(fā)表期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》

DOI: 10.1051/0004-6361/202037756