星星的秘密拥抱

公共包络相开始时的一对恒星。在这位艺术家的印象中，我们看到了一个非常接近双星系统的视图，其中两颗恒星刚刚开始共享相同的大气层。更大的恒星，一颗红巨星，提供了一个巨大的、凉爽的、只能保持在一起的大气。较小的恒星围绕恒星的质心运行得越来越快，绕着自己的轴旋转并与新环境以戏剧性的方式相互作用。这种相互作用产生了强大的喷流，将气体从两极喷射出来，并在赤道形成了一个移动较慢的物质环。图片来源：Danielle Futselaar，artsource.nl

与我们的太阳不同，大多数恒星与伴星生活在一起。有时，两个如此接近，以至于一个吞没另一个 - 具有深远的影响。当瑞典查尔姆斯理工大学领导的一组天文学家使用 Alma 望远镜研究 15 颗不寻常的恒星时，他们惊讶地发现它们最近都经历了这个阶段。这一发现有望让人们对天空中最引人注目的现象——以及星星之间的生、死和重生——有新的认识。

使用智利的巨大望远镜阿尔玛，由查尔姆斯理工大学领导的一组科学家研究了我们银河系中的15颗不寻常的恒星，银河系距离地球最近 5000光年。他们的测量表明，所有的恒星都是双倍的，而且最近都经历了一个鲜为人知的阶段，但据信这会导致许多其他天文现象。他们的结果本周发表在科学杂志《自然天文学》上。

通过将阿尔玛的天线指向每颗恒星，并测量靠近每颗恒星的不同分子发出的光，研究人员希望找到有关其背景的线索。这些恒星被称为“喷泉”，因为水分子发出强烈的光——由异常稠密和快速移动的气体产生。

阿尔玛望远镜位于智利海拔 5000 米处，对波长约为 1 毫米、人眼不可见的光很敏感，但非常适合透过银河系的尘埃星际云层向尘埃笼罩的恒星看去。

“我们对这些恒星特别好奇，因为它们似乎正在向太空吹出大量的尘埃和气体，其中一些以时速高达 180 万公里的喷流形式出现。我们认为我们可能会找到喷流如何产生的线索正在被创造，但我们发现的远不止这些，”新研究的第一作者 Theo Khouri 说。

恒星的总质量减少了一半

科学家们使用望远镜测量了恒星发出的光中一氧化碳分子 CO 的特征，并比较了来自碳和氧的不同原子（同位素）的信号。与其姊妹分子二氧化碳 CO 2 不同，一氧化碳在太空中相对容易发现，是天文学家最喜欢的工具。

“多亏了 Alma 出色的灵敏度，我们能够探测到这些恒星喷出的气体中几种不同分子发出的非常微弱的信号。当我们仔细观察数据时，我们看到了我们真的没想到会看到的细节，” Theo Khouri 说。

观测证实，恒星都在吹离它们的外层。但团队成员、查尔姆斯理工大学天文学家 Wouter Vlemmings 解释说，分子中不同氧原子的比例表明，在另一个方面，恒星并不像它们看起来那样极端。

“我们意识到这些恒星在生命之初的质量与太阳相同，或者只有太阳的几倍。现在我们的测量表明，在过去的几百年里，它们已经喷射出高达其总质量的 50%。某些东西他们一定发生了非常戏剧性的事情，”他说。

阿尔玛拍摄的喷泉星系统 W43A 的图像，它位于鹰座天鹰座中，距地球约 7000 光年。其中心的双星太小，无法在这张图片中分辨出来。然而，阿尔玛的测量显示恒星的相互作用已经改变了它的直接环境。从中央恒星喷出的两股喷流呈蓝色（接近我们）和红色（后退）。喷气机夹带的尘土云以粉红色显示。图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、D. Tafoya 等。

一个短暂但亲密的阶段

为什么这么小的恒星会这么快地失去这么多质量？科学家们得出结论，所有证据都指向了一种解释。这些都是双星，都刚刚经历了两颗星共享同一个大气的阶段——一颗星完全被另一颗拥抱。

“在这个阶段，两颗恒星以一种茧的形式一起运行。这个阶段，我们称之为‘共同包层’阶段，非常短暂，只持续几百年。用天文术语来说，它一眨眼就结束了一只眼睛，”查尔姆斯理工大学的团队成员 Daniel Tafoya 说。

双星系统中的大多数恒星只是绕着一个共同的质心运行。然而，这些恒星共享相同的大气。这对恒星来说可能是一次改变生活的体验，甚至可能导致恒星完全合并。

科学家们认为，这种亲密的插曲可能会导致一些天空中最壮观的现象。Theo Khouri 解释说，了解它是如何发生的可以帮助回答一些天文学家关于恒星如何生死的最大问题。

“什么会导致超新星爆炸？黑洞如何靠得足够近才能发生碰撞？是什么造就了我们称之为行星状星云的美丽而对称的天体？多年来，天文学家一直怀疑，常见的包层是此类问题答案的一部分。现在我们有了一种新的方法来研究这个重要但神秘的阶段，”他说。

了解共同的包层相位也将有助于科学家研究在遥远的未来会发生什么，届时太阳也会变成一颗更大、更冷的恒星——一颗红巨星——并吞没最里面的行星。

“我们的研究将帮助我们了解这可能是如何发生的，但它给了我另一个更有希望的视角。当这些恒星拥抱时，它们会将尘埃和气体送入太空，这些尘埃和气体可以成为后代恒星和行星的成分，并且随着他们有新生活的潜力，”丹尼尔·塔弗亚说。

由于这 15 颗恒星似乎是在人类时间尺度上演化，因此该团队计划继续用阿尔玛和其他射电望远镜监测它们。通过SKA天文台未来的望远镜，他们希望研究恒星如何形成喷流并改变周围环境。他们还希望找到更多——如果有的话。

“实际上，我们认为已知的‘喷泉’可能是整个银河系中同类系统中几乎唯一的系统。如果这是真的，那么这些恒星真的是了解最奇怪、最奇妙和最重要的过程的关键。两位明星可以一起经历他们的生活，”