大多數今日宇宙的讀者都熟悉星雲。它們是被附近恆星輻射照亮的氣態結構,它們是自然界中最美麗的形式之一。
在奠定基礎的業餘天文學家的幫助下,一個國際天文學家團隊在雙星周圍發現了一種新型星雲,他們稱之為銀河發射星雲。
雙星 YY Hya 位於這一發現的中心。YY Hya 是一顆週期性變星,由一顆 K 矮星和一顆熱白矮星 (WD) 夥伴組成。恆星依偎在最終變成白矮星的恆星釋放出的共同氣體包層中。在此之前,它在將外層氣體分散到太空中時經歷了一個紅巨星階段。在這個共同的包層內,兩顆恆星繼續演化,就好像它們是單獨的一樣,恆星輻射照亮了分散的氣體。
介紹這一發現的研究名為 YY Hya 及其星際環境,發表在《天體物理學和天文學》上。主要作者是奧地利因斯布魯克大學天體與粒子物理系的 Stefan Kimeswenger。
Kimeswenger 在新聞稿中說:在生命的盡頭,普通恆星會膨脹成紅巨星。由於很大一部分恆星是雙星對,這會影響它們生命末期的演化。在緊密的雙星系統中,恆星膨脹的外部合併為兩顆恆星周圍的共同包絡。然而,在這個氣體包層內,兩顆恆星的核心幾乎沒有受到干擾,並像獨立的單顆恆星一樣跟隨它們的演化。
先前的發現為這一發現鋪平了道路。天文學家已經發現了同樣排列的雙星,但沒有完全發達的包絡。他們從未見過的原因可能是因為信封的大小。
這些是 YY Hya 周圍的銀河星雲的 H-alpha 影象。左邊是星雲的東北葉,右邊是西南葉。星雲的這兩部分位於星雲主要部分的外圍。圖片來源:Kimeswenger 等人 2021。
信封很大,寬超過 15 光年。在那個尺寸下,天文學家預計包層會被其他恆星扭曲和破壞。但 YY Hya 位於銀河平面之上,不受其他氣體雲的干擾。
主雲的直徑為 15.6 光年,幾乎是地球到太陽距離的 100 萬倍,也比我們的太陽到最近的鄰近恆星的距離大得多。此外,還發現了相距39光年的碎片。由於該物體位於銀河系上方,因此星雲能夠在很大程度上不受周圍氣體中其他雲的干擾,Kimeswenger 說。
這些常見信封的大小也可能阻礙它們的發現。這比現代望遠鏡的視野更大。它們對於現代望遠鏡的視野來說太大了,同時它們也非常微弱。此外,它們的壽命相當短,至少在宇宙時間尺度上是這樣。它只有幾十萬年,Kimeswenger 說。
這些是星雲中心部分的 H-alpha 影象,YY Hya 在中心點綴著粉紅色。右邊的影象移除了其他星星。影象右側可以看到星雲西南葉的尖端。圖片來源:Kimeswenger 等人 2021。
這一發現始於一群法國和德國的業餘天文學家。他們正在檢查 1980 年代的數字化歷史天文影象。當他們發現一個星雲的碎片時,他們正在尋找未知的物體。
他們將這一發現帶給了因斯布魯克大學天體和粒子物理系的專家。這些專業天文學家將業餘愛好者的發現與過去 20 年的觀測結果以及包括斯皮策太空望遠鏡在內的各種望遠鏡和太空望遠鏡的觀測結果相結合。有了這些資料和手,因斯布魯克大學的天文學家排除了行星狀星雲,這是他們看到業餘愛好者資料時的首要考慮因素。
隨後用CHILESCOPE進行的觀測使星雲的巨大規模變得明顯。美國的天文學家繼續進行光譜觀測,為這樣的發現提供了必要的資料。來自 GALEX 和 Catalina 實時瞬態調查和 TESS 的現有 UV 影象以及來自多個來源的其他觀測結果也是其中的一部分。
結果?
該團隊使用所有這些資料構建了一個模型,該模型揭示了一對緊密的雙星。他們發現白矮星的溫度約為 66,000 攝氏度(120,000 華氏度)——這對白矮星來說很熱——而 K 矮星的溫度約為 4400 攝氏度(8000 華氏度)。K 矮星的質量約為一個太陽質量。恆星以大約 8 小時的時間快速相互繞行,並且相距僅 2.2 個太陽半徑。
因為它們如此接近,白矮星加熱了 K 矮星面對它的那一面。加熱導致……恆星光譜中的極端現象和非常規律的亮度變化。
這對組合繼續在白矮星噴出的氣體殼內演化。殼本身是巨大的,大約一個太陽質量。這使得它比白矮星和主序 K 矮星質量更大。根據這項研究,這顆白矮星大約在 50 萬年前噴出了氣態外殼。
這導致了另一個有趣的可能性。
天文學家團隊推測,但尚未得到證實,這顆雙星與中國和韓國古代天文學家早在 1086 年看到的新星或客星有關。這個系統甚至可能與韓國和中國天文學家在 1086 年進行的新星觀測。無論如何,歷史觀測的位置與我們這裡描述的物體的位置非常吻合,Kimeswenger 說。