热恋双星最终结局大揭晓

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翻译：孙宇峰

校译：李想

审阅：牧夫天文校对组 林钰然

美编：余家劲

后台：李子琦 胡永葳

原文链接：

https://alma-telescope.jp/news/waterfountain-202201

由瑞典查尔摩斯理工大学的特奥·科里（Theo Khouri）与鹿儿岛大学的今井裕准教授等人率领的国际研究团队，通过ALMA望远镜（阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列）的观测，调查出了造成银河中物质轮回的恒星们的真面目。

双星（包裹在共有的外层大气中）猛烈喷发而出的气流效果图 Credit: Danielle Futselaar, artsource.nl

和我们的太阳不同，不少恒星以双星甚至三星的形式围绕彼此运行。这些系统中，恒星会出现随着时间流逝而相互靠近的情况。因此，天文学家们推测，其中一颗恒星会逐渐巨大化，最终同另一颗融为一体。那时在由尘埃和气体组成的共有外层之下究竟会发生什么，科学家曾做出过不同假设。

由瑞典、荷兰、西班牙、日本和美国的科学家组成的团队通过ALMA望远镜对处于这一阶段的“宇宙喷泉”天体进行了观测。所谓“宇宙喷泉”，是指伴随有双极高速气流，又能观测到其中的水蒸气分子发射出强烈激微波的天体。在拥有1000亿颗恒星的银河系中，这样的天体仅仅发现了15个。结合高速气流穿透恒星厚实的大气层所需的时间计算，科学家认为这种天体在恒星数亿乃至数十亿年的寿命中，仅存在于最后不到100年的时间里。

研究团队本次所观测的几乎所有的“宇宙喷泉”，会在一瞬间将相当于恒星质量一半的物质向外喷射出去。为了估算喷射物质量，研究团队对穿透了共有外层、含有碳、氢原子微量同位素的一氧化碳分子所发出的谱线进行了观测。得益于ALMA望远镜的高灵敏度，这些谱线首次从“宇宙喷泉”中得以观测。通过谱线的强度科学家得知，形成“宇宙喷泉”的恒星原本只有太阳大小，至多2到3倍的质量。

这样大小的恒星在单独存在的情况下，演化到最终阶段抛出大量物质，需要数十万年。研究团队以此推论，进一步掌握了“形成‘宇宙喷泉’的天体是由两颗以上的恒星（双星）构成”的切实证据。此前也有人提出过双星的假设，但由于一直无法将其一颗颗地区别开来观测以证明此假设，此次取得的证据就显得尤为重要。

ALMA望远镜的观测结果之一：W43A中测出的一氧化碳同位素分子发射的谱线。

Credit: Khouri et al. 2021

フラックス密度 通量

視線速度 视向速度

基于“宇宙喷泉”在银河中那些处于演化末期恒星中所占的比例，研究团队进一步得出结论：太阳大小的恒星组成双星的话，其演化的最终阶段必定会变成“宇宙喷泉”。由此可进一步推测，此类双星系统将引发某种特殊的超新星爆发，并形成多姿多彩的行星状星云。

通过本次研究成果，可以明确“宇宙喷泉”在研究双星的最终演化上的重要意义。在人类文明存续期间，今后此类天体是否会如前文所述般演化，值得我们花精力去见证。

责任编辑：王雨阳

牧夫新媒体编辑部

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Image Credit: NASA, ESA, Hubble