詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到一种罕见的、剧烈现象的美

宇宙为何会出现“尘埃盈余”?一颗处于超新星爆发前的恒星提供了一个线索。
WR 145 star in pre-supernova state with white bright core and red and purple dust and matter clouding around it. Taken by NASA's James Webb Space Telescope.
沃尔夫-拉叶星以其高效的尘埃产生能力而闻名,NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜上的中红外仪器(MIRI)对此进行了出色的展示。较冷的宇宙尘埃在中红外长波长下发光,展现了WR 124星云的结构。这个宽度为10光年的星云由这颗衰老恒星在随机喷射中抛弃的物质以及随后湍流中产生的尘埃组成。这个剧烈的质量损失阶段,就发生在这颗恒星最终发生超新星爆发之前,届时其核心的核聚变将停止,引力压力将使其自身坍缩,然后爆炸。红色标记最长的红外波长,绿色标记中等长度,蓝色标记最短。NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

从宇宙及其恒星的宏大图景来看,我们的太阳并非特别强大或特别。虽然它的死亡无疑会给太阳系带来浩劫,但它的大小不足以引发超新星爆发——这是我们所知的最剧烈的宇宙现象之一。

因此,为了理解恒星的真正终结意味着什么,天文学家必须借助GAIA詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)等工具,在星系的各个角落进行观测。他们重点关注的一个有趣天体是WR 124,一颗“失控的恒星”,它在喷射气体、尘埃和其他恒星物质的同时,正在加速远离家园。它距离地球15,000光年,正处于专家们希望近距离研究的超新星爆发前状态。

一张新的JWST红外图像,拍摄于去年夏天,本周公之于众,揭示了科学家一直在寻找的一些爆炸性细节。望远镜使用了一个光谱仪和它的两台先进相机,来记录从WR 124散发出的尘埃光晕。这颗恒星目前处于“沃尔夫-拉叶星阶段”,在此阶段它会将大部分质量损失到周围空间。中央明亮的白点显示了燃烧的恒星核心;粉色和紫色的涟漪代表由氢和其他喷发物组成的星云。

达到一定大小的恒星在生命周期接近尾声时会经历沃尔夫-拉叶星转变。WR 124是银河系中最强大的恒星之一,质量是太阳的3000%。但它的终结已不远——它将在数十万年后坍缩成一颗超新星。

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与此同时,天文学家将利用JWST的图像和其他数据来测量WR 124对宇宙“尘埃预算”的贡献。NASA解释说,尘埃对宇宙的运作至关重要。尘埃能够保护年轻恒星,并为基本分子和行星的形成奠定基础。但它们的存在量远超我们所能解释的,太空机构指出:“宇宙的尘埃预算存在盈余。”

WR 124周围壮观的云团可能解释了原因。NASA分享道:“在韦伯望远镜之前,热衷于研究尘埃的天文学家们缺乏足够详细的信息来探索WR 124这类环境中尘埃产生的疑问,以及尘埃颗粒是否足够大、足够丰富,能够经受住超新星爆发并成为总体尘埃预算的重要组成部分。现在,这些问题可以利用真实数据进行调查了。”

随着JWST进入探索的第二年,该天文台将对遥远和近处的星系进行广泛观测,以重建早期宇宙的时间线。但单个恒星也能增加这种宇宙学理解,即使它们不像WR 124那样正走向辉煌的死亡。

 

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Purbita Saha

资深副主编

Purbita Saha(她)是《趣味科学》杂志的前资深副主编。她领导了该杂志的科学编辑部和实习生项目,还编辑了特稿,阅读了图书样书,客串了“我本周学到的最奇怪的事情”节目,并在@PopSci账号上发布了糟糕的笑话。


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