16年的宇宙之谜被解开，揭晓恒星缺失的环节

 

文章简介：尽心尽力16年的探索，终于解释了恒星缺失环节的奥秘。它和星系绕有类似，它是一个巨大的微弱气体团，其中心有一颗恒星，并且其中含有大量高能粒子。犹如一只大眼睛。

蓝色环星云是由两个膨胀的锥形气体组成，这些气体由恒星合并后喷射到空间中。随着气体的冷却，它形成了氢分子，氢分子与星际空间中的粒子产生碰撞，从而使氢分子们放射出远紫外线。我们用肉眼是无法看到这样的色彩的，但这里显示为蓝色。

美国航天局/JPL-加州理工学院/M: NASA/JPL-Caltech/M. Seibert（卡内基科学研究所）/K. Hoadley(加州理工学院)/GALEX团队

令科学家困惑了十多年的蓝色环星云，似乎是两颗已知的恒星合二为一的最年轻例子

 

2004年，美国宇航局（NASA）的科学家们通过GALEX星系演化探测器在银河系中发现了一个他们之前所从未见过的物体：一个大而微弱的气状球体，并且在其中心有一颗恒星存在。在GALEX的图像中，这个小球是蓝色的，虽然它实际上并没有发出人眼可见的光。因为在接下来的的观测中，发现有一个厚的环状结构在它的内部。所以团队给它起了个绰号叫 "蓝色环星云"。在接下来的16年里，他们用多台地基和天基望远镜对它进行了研究。但了解得越多，它看起来就越神秘。

11月18日发表于《自然》在线杂志上的一项新研究可能对这一案例的研究有了新的突破。通过使用尖端的理论模型将已收集的，关于这个天体的大量数据中应用于其中，作者认为这个星云，也就是太空中的一团气体，很可能是由两颗恒星的碎片组成的，由于这两颗恒星发生了碰撞并合并，所以成了一颗恒星。

蓝色环星云是由两个空心的圆锥状碎片云组成，它们以相反的方向远离中心恒星。并且其中一个圆锥体的底部几乎是直接朝地球方向移动的。因此，天文学家在观察这个星云时，会看到两个部分重叠的圆环。

资料来源：Mark Seibert

虽然恒星系统的合并被认为是相当常见的，但它们在形成后几乎无法立即进行研究，因为它们会被碰撞所产生的碎片掩盖。一旦碎片散去，至少是在几十万年以后了，那时它们会变得很难辨认，因为它们会变的很像非合并的恒星。蓝色环星云似乎是缺失的环节：天文学家会在合并后几千年才看到这个恒星系统, 并且合并的证据仍然很多. 它似乎是现阶段第一个已知的合并恒星系统的案例。

GALEX在2003年至2013年间，由美国航天局（NASA）位于南加州的喷气推进实验室管理设计，其运行目的是通过对其他星系中的年轻恒星数量进行普查，帮助研究整个宇宙大部分地区的恒星形成历史。为此，该任务同时观测了近紫外光（波长比可见光稍短）和远紫外光。GALEX所看到的大多数天体都放射出近紫外光（在GALEX图像中以黄色表示）和远紫外光（以蓝色表示），但蓝色环星云却与众不同，因为它只发出了远紫外光。

这个天体的大小类似于超新星遗迹，例如当一颗巨大的恒星耗尽燃料并爆炸时形成的，或者是太阳大小的恒星的膨大残骸，也就是行星星云。但蓝色环星云的中心有一颗活的恒星。更重要的是，超新星残骸和行星星云一般会在紫外线范围外辐射出多种光波长，而进一步的研究表明，蓝色环星云则没有。

幽灵星球

2006年，GALEX团队用加州圣地亚哥县帕洛玛天文台的200英寸（5.1米）海尔望远镜观察了这个星云，然后又用夏威夷凯克天文台的更强大的10米（33英尺）望远镜观察了这个星云。他们发现了更多有关在星云冲击波的证据，表明了组成蓝色环星云的气体确实是被中心恒星周围的某种剧烈事件所驱逐。凯克的数据同时表明了这颗恒星正在将大量的物质拉到其表面。但是这些物质是从哪里来的呢？

卡内基科学研究所的天体物理学家、管理JPL的加州理工学院GALEX团队成员马克·塞伯特说："在相当长的时间里，我们认为也许有一颗质量是木星数倍的行星被恒星撕碎，同时它将所有的气体从系统中排出去。"。

（图解：NEOWISE mission。图源：NASA）

 

但是团队想要获得更多的数据。2012年，GALEX团队利用美国宇航局的广域红外巡天探测者（WISE）进行了首次全天空调查，这是一个用红外光研究天空的太空望远镜，GALEX团队发现了一个紧密围绕恒星运行的尘埃盘。(WISE在2013年作为寻找小行星的NEOWISE任务重新启动。)来自其他三个红外观测站的档案数据，包括美国宇航局的斯皮策空间望远镜，也发现了这个圆盘。这一发现并没有排除有一颗行星也在围绕恒星运行的可能性，但最终团队会证明，这个圆盘和排入太空的物质来自于比巨型行星都要大的东西。在这之后，2017年，德克萨斯州霍比-埃伯利望远镜上的宜居带行星探测仪证实了并没有紧凑的物体围绕恒星运行。

发现蓝色环星云十多年后，该团队通过四台空间望远镜、四台地基望远镜、追溯到了1895年的恒星历史观测（以寻找其亮度随时间的变化），并在公民科学家的帮助下，通过美国变星观测者协会（AAVSO）收集到了关于该系统的数据。但是，他们仍然不知道是什么产生了星云。

星际侦查

凯里·霍德利在2017年开始与GALEX科学团队合作，"这个小组已经有点撞墙了"，凯里·霍德利指在蓝环星云的研究上。但加州理工学院的天体物理学家Hoadley被这个天体及其奇异的特征所吸引，所以她接受了试图解开这个谜团的挑战。似乎解决方案很可能不是来自于对该系统的更多观测，而是来自于对现有数据的意义进行前沿理论推测。于是加州理工学院GALEX的首席研究员克里斯·马丁向哥伦比亚大学的布莱恩·梅茨格求助。

作为一名理论天体物理学家，梅茨格制作了宇宙现象的数学和计算模型，这些模型可用于预测这些现象的外观和行为。他专门研究宇宙合并以及各种物体之间的碰撞，无论是行星和恒星还是两个黑洞，他都研究。有了梅茨格的加入和胡德利的指导，工作进展很快。

"不仅仅布莱恩可以解释我们看到的数据，基本上在他看到之前预测到了我们所观察到的东西，"霍德利说。"他会说，'如果这是一个恒星合并，那么你应该看到X，'这就像是的，'是的！我们看到了！'"

研究小组指出，这个星云是一个相对新的恒星合并的产物，它很可能发生在：一颗与我们的太阳相似的恒星和另一颗只有其十分之一大小的恒星之间（或约为木星质量的100倍）。在生命即将结束的时候，这颗类似太阳的恒星开始膨胀，并逐渐靠近它的同伴。最终，这颗较小的恒星陷入了向下的漩涡，向着它较大的同伴前进。途中，较大的恒星将较小的恒星撕开，不断将自己包裹在一圈碎片中，最终将较小的恒星完全吞噬。

这是导致蓝环星云形成的剧烈事件。恒星的合并向空间发射了一团热碎片，被气体盘又切成两半。于是形成了两个圆锥状的碎片云，它们的基部以相反的方向远离着恒星，并随着向外移动而逐渐变宽。其中一个圆锥体的底部几乎直接朝向地球，另一个则几乎直接远离。因为它们太微弱了，无法单独看到，但锥体重叠的区域（从地球上看）则形成了GALEX观测到的中央蓝色环。这也是为什么我们观测到的星云是环状的原因。

千年过去了。膨胀的碎片云冷却后形成了分子和尘埃，其中包括与星际介质碰撞产生的氢分子，星际介质是原子和高能粒子的稀疏集合，充斥了恒星之间的空间。碰撞激发了氢分子，使它们以特定波长的远紫外光辐射。随着时间的推移，这种光芒变得越来越明亮，足够让GALEX能够发现并看见它们。

在我们的银河系中，恒星合并的频率大约是每10年一次，所以，这也意味着我们在天空中看到的相当多的恒星曾经有可能都是两颗。

"我们看到很多双星系统可能将在某一天合并，我们认为我们已确定了可能在数百万年前合并的恒星。但我们几乎没有任何关于这中间发生的数据，"梅茨格说。"我们认为在我们的银河系中可能有很多年轻恒星合并的残余，蓝环星云会向我们展示它们的样子，这样，我们就可以识别更多合并的恒星。"

这是一个16年谜团的结论，也是恒星合并研究新篇章的开始。

"我们十分惊讶于GALEX能够找到这个我们没有寻找的到的微弱的物体，但这变成了天文学家认为非常有趣的东西，"塞伯特说。"这只是强调一遍，当你以新的波长或新的方式观察宇宙时，你会发现你从未想象过的东西。"

美国加州理工学院JPL部门为美国航天局科学任务局管理GALEX任务。该任务是由美国航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德空间飞行中心根据探索者方案开发的。同时JPL还管理着Spitzer和WISE任务，并管理着NEOWISE任务。有关GALEX任务的更多信息，请访问。

 

 

作者: Tony Greicius

FY:：秋白

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