每颗炮弹有两个火星大！哈勃望远镜发现红巨星加农炮

近期，NASA的哈勃太空望远镜在一颗濒死的恒星旁捕捉到两颗等离子球，如同两颗巨大的火球，每个的体积都有火星的两倍大，而且移动速度飞快。据估计，30分钟就能从地球跑到月球。天文学家判断，这样的等离子球喷射在过去的四百年间，每8.5年就会出现一次。

这四张图片阐明了名为V Hydrae的联星系统如何向宇宙空间中喷射等离子球。1展现了两星相互绕行，其中一颗恒星已濒临死亡，并不断膨胀，逐渐成长为一颗红巨星。2中可以看出，较小的恒星已经运动到到红巨星的边缘。伴随着移动，它不断地吞噬着从红巨星上掉落的物质并在其周围聚集成吸积盘。物质的积累达到一个临界点，并最终以等离子球的形态沿该恒星的自转轴被喷射出来，这一场景在3中有所展示。这个喷射的过程每八年重复一次，4描绘了喷射过程的画面。

然而，这些火球却使天文学家困惑不已，因为喷射出来的物质不可能来自主星V Hydrae。这颗恒星是一颗红巨星，距离地球1200光年远，在它接近死亡的这段时期内已经向太空中“捐赠”了它一半的质量。

一般来讲，红巨星是一颗恒星在生命的最后阶段，它们会逐渐耗尽其内部的燃料然后散发出耀眼的光芒，并且伴随着它们体积的扩大，表层的物质也会慢慢脱落到宇宙空间中。

目前最好的解释就是那些离子球来自一颗未被发现的伴星。根据这一推测，那颗伴星运行在一个椭圆轨道上，而且每八年半运行到一个十分接近红巨星的位置。每当这颗伴星接近红巨星时，它就会吞噬掉一些物质，这些物质会不断聚集成一个圆盘，并发射出运行时速50万英里的等离子球。

研究人员说，这个恒星系统可作为原型来解释那些围绕在即将死亡的恒星周边多种多样的却还未被哈勃望远镜揭露的行星状星云。一个行星状星云也就是一颗在生命晚期的恒星喷射出发光星云的外层部分。

在过去的二十年里，哈勃望远镜的观测揭示了行星状星云的巨大复杂性和结构的多样性。高分辨率望远镜捕获了在垂死恒星周围的发光星云里缠绕的物质。

天文学家推测，尽管没有从哈勃望远镜的图像中显示，这些物质实际上是从这颗伴星周围圆盘状物质中喷发出来的。然而即便有了这样的推测，这些观测到的喷发物产生的细节仍是一个谜。

“我们希望弄明白从不断膨胀的红巨星到一个美丽的、发光的行星状星云的转变过程，”Sahai说。“这些戏剧性的变化出现了大约200到1000年，不过在宇宙的历史中这只是转瞬一瞥。”

Sahai的研究小组利用哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS），在11年的周期里对V Hydrae及其周边环境进行了观察。首先是从2002至2004年，第二次是从2011年到2013年。对一个物体的光谱学解码可以揭示它的部分信息如速度，温度，位置和运动。

数据显示，这一连串巨型高温等离子球，每个都有超过9400摄氏度的高温，几乎是太阳表面温度的两倍。

研究人员编制了等离子球位置的详细地图，以便于他们跟踪研究于1986年发现的第一个巨型团块。“观察表明等离子球移动随着时间移动，”Sahai说。“STIS的数据表明被喷发出来的等离子球移动的越来越远。”STIS探明了一个距离V Hydrae 590亿公里的一个巨型结构，要知道，这一距离是比八倍的柯伊伯带（在太阳系边缘）到太阳的距离还要远。

依据观察，Sahai和他的同事加州大学洛杉矶分校的Mark Morris以及纽约州立大学石溪分校的Samantha Scibelli 开发了带吸积盘的伴星模型来模拟喷射过程。

“这个模型提供了最合理的解释，因为我们知道了产生喷射物的来源是吸积盘，”Sahai解释。“红巨星并没有吸积盘，但它们都可能有运行速度更慢的伴星。我们提出的模型可以帮助解释双极行星状星云的存在，甚至多极行星状星云的结构，我们认为这个模式具有非常广泛的应用前景。“

从STIS的观测中令人惊讶的是，这个吸积盘在同样的方向每八年半会爆发一次。而方向的不断变化也可能由于在吸积盘的内部有一个潜在的摆动机构。“这一发现是相当惊人的，但它也非常令人欣慰，因为它有助于解释已经观察到这颗星体的其它的一些秘密，”Sahai说。

天文学家已经注意到V Hydrae每17年就会模糊不清，仿佛有什么东西挡住了它的光芒。Sahai和他的同事们认为，由于喷射方向的来回摆动，等离子球会在V Hydrae的前面和后面轮替出现。当等离子球出现在V Hydrae前面时，它就会遮掩住这颗红巨星。

“这个吸积盘的能量是非常稳定的，因为它已经能够喷射出这些结构物持续数百年而不分崩离析，”Sahai说。“在许多系统中，引力会最终导致伴星最终被吸入进红巨星里。虽然最后，V Hydrae的伴星的轨道会因为摩擦失去能量而不断降低，但是，我们不知道伴星的最终命运将是怎样。”

该小组希望利用哈勃太空望远镜对V Hydrae系统进行进一步的观测，其中就包括在2011年喷发的等离子球。天文学家们还计划使用位于智利的的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）研究在过去的几百年间因为温度较低而未被哈勃望远镜发现的等离子球。

该小组的研究结果于2016年8月20日发布于《天体物理学杂志》。

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