令人瞠目結(jié)舌的圖像揭示了垂死的星星像蛇一樣糾纏在一起

論文考試的前一天，我的朋友兼射電天文學(xué)家喬·卡林厄姆向我展示了圖像我們已經(jīng)等待了五年——一張我們要求的兩顆垂死恒星的紅外照片甚大望遠(yuǎn)鏡在智利。

我倒吸一口涼氣——星星被巨大的塵埃漩渦包裹著，就像一條蛇吃自己的尾巴。

我們給它取名阿佩普，為埃及蛇的毀滅之神?，F(xiàn)在，我們的團(tuán)隊(duì)終于有幸使用美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）來(lái)觀察Apep。

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如果說(shuō)有什么東西可以超越看到其美麗的螺旋星云的第一次震驚，那就是這張令人驚嘆的新圖像，JWST 數(shù)據(jù)現(xiàn)在在二文件在 arXiv 上。

暴星死亡

就在它們作為超新星死亡之前，宇宙中質(zhì)量最大的恒星猛烈地脫落了它們的外層氫層，使它們沉重的核心暴露在外。

這些被稱為沃爾夫-拉葉星在他們的發(fā)現(xiàn)者之后，他們注意到這些物體噴出的強(qiáng)大氣體流，比來(lái)自太陽(yáng)的恒星風(fēng)強(qiáng)得多。沃爾夫-拉葉階段只持續(xù)了幾千年——在宇宙時(shí)間尺度上是眨眼的——然后它們就會(huì)猛烈爆炸。

與我們的太陽(yáng)不同，宇宙中的許多恒星成對(duì)存在，稱為二進(jìn)制文件。對(duì)于質(zhì)量最大的恒星尤其如此，例如沃爾夫-雷耶茨。

當(dāng)來(lái)自沃爾夫-拉葉星的猛烈狂風(fēng)與它們較弱的同伴的風(fēng)發(fā)生碰撞時(shí)，它們會(huì)相互壓縮。在這場(chǎng)風(fēng)暴的眼中形成了一個(gè)密集、涼爽的環(huán)境，富含碳的風(fēng)可以凝結(jié)成塵埃。宇宙中最早的碳?jí)m?！獦?gòu)成我們自己身體的第一種物質(zhì)——就是這樣制造的。

沃爾夫-拉葉的塵埃幾乎以一條直線被吹出，恒星的軌道運(yùn)動(dòng)將其包裹成螺旋狀星云，從上方看，看起來(lái)就像灑水器的水一樣。

我們預(yù)計(jì) Apep 看起來(lái)像這些優(yōu)雅的風(fēng)車星云之一，發(fā)現(xiàn)作者：我們的同事和合著者彼得·塔希爾.令我們驚訝的是，它沒(méi)有。

平等的對(duì)手

新圖像是使用JWST的紅外熱像儀，就像熱像儀由獵人或軍隊(duì)使用。它表示熱材料為藍(lán)色，冷材料表示綠色到紅色。

事實(shí)證明，阿佩普不僅僅是一顆強(qiáng)大的恒星轟炸了一個(gè)較弱的同伴，而是二沃爾夫-拉葉主演。對(duì)手的風(fēng)力幾乎相等，塵埃散布得非常寬球果并包裹成風(fēng)襪形狀。

當(dāng)我們最初描述 Apep 于 2018 年，我們注意到第三顆更遠(yuǎn)的恒星，推測(cè)它是否也是系統(tǒng)的一部分，或者沿視線偶然闖入者。

塵埃的移動(dòng)速度似乎比風(fēng)慢得多，這很難解釋。我們認(rèn)為塵?？赡苁菑囊活w快速旋轉(zhuǎn)的恒星的赤道吹來(lái)的緩慢而濃烈的風(fēng)，這在今天很少見，但在早期宇宙中很常見。

JWST 的新、更詳細(xì)的數(shù)據(jù)顯示，在旋轉(zhuǎn)的塵埃背景下，還有三個(gè)塵埃殼放大得更遠(yuǎn)，每個(gè)都比上一個(gè)更冷、更暗，并且間隔完美均勻。

新數(shù)據(jù)，新知識(shí)

JWST 數(shù)據(jù)現(xiàn)在發(fā)表并在兩篇論文中進(jìn)行了解釋，其中一篇由加州理工學(xué)院天文學(xué)家韓一諾領(lǐng)銜，另一個(gè)由麥考瑞大學(xué)碩士生瑞安·懷特.

韓氏論文揭示了星云的塵埃如何冷卻，將背景塵埃與前景恒星聯(lián)系起來(lái)，并表明這些恒星離地球比我們想象的要遠(yuǎn)。這意味著它們非常明亮，但削弱了我們最初關(guān)于慢風(fēng)和快速自轉(zhuǎn)的說(shuō)法。

在懷特的論文，他開發(fā)了星云形狀的快速計(jì)算機(jī)模型，并用它來(lái)非常精確地解碼內(nèi)恒星的軌道。

他還注意到從塵埃殼中取出了一個(gè)“咬”，正是第三顆恒星的風(fēng)將咀嚼它們的地方。這證明 Apep 一家不僅僅是一對(duì)雙胞胎——他們還有第三個(gè)兄弟姐妹。

了解像 Apep 這樣的系統(tǒng)可以告訴我們更多關(guān)于恒星死亡和碳?jí)m埃起源的信息，但是這些系統(tǒng)還有一種迷人的美感，從它們看似簡(jiǎn)單的幾何形狀中浮現(xiàn)出來(lái)。

恒星死亡的暴力塑造了對(duì)牛頓和阿基米德來(lái)說(shuō)有意義的謎題，解決它們并分享它們是一種科學(xué)的樂(lè)趣。

本杰明·波普，數(shù)學(xué)與物理科學(xué)學(xué)院副教授，麥考瑞大學(xué)

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