發現紅巨星R Sculptoris周圍物質形成了詭異的螺旋結構

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紅巨星R Sculptoris周圍驚現詭異的物質螺旋分布

錢德拉X射線探測器拍攝的令人難以置信的垂死恒星景象

天文學家近日使用阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列（ALMA）觀測意外地發現了紅巨星R Sculptoris周圍物質形成了詭異的螺旋結構，此特性在以往的觀測任務中並未發現，科學家推測紅巨星附近存在一顆未知的伴星，由于其旋轉的緣故造成了物質分布出現不尋常的特征，這是第一次在紅巨星周圍發現螺旋物質分布， 同時也預示著天文學家能首次繪制該螺旋結構的三維立體信息。從圖中可以看出，外層結構爲圈形分布，呈現出非常明顯的螺旋結構。

本項研究是ALMA望遠鏡陣列開啓觀測任務以來早期發表的科學成果之一，研究團隊使用的阿塔卡馬大毫米波/次毫米波陣列是世界上最強大的工作在毫米/亞毫米波段上的天文望遠鏡，紅巨星R Sculptoris周圍發現令人驚訝的螺旋結構由大量氣體等物質組成，意味著其周圍伴星軌道上還有一顆未發現的恒星。天文學家也驚奇地發現該紅巨星的物質抛射比之前想象的要更多一些。

根據供職于歐洲南方天文台、阿格蘭德天文研究所、德國波恩大學的天文學家馬蒂亞斯·瑪爾科爾（Matt hias Maercker）介紹：“我們在此之前未發現紅巨星周圍存在類似的殼狀螺旋結構，但這是我們首次發現紅巨星周圍物質在某種力量的作用下可呈現出詭異的螺旋狀分布。” 瑪爾科爾也是本項研究論文的第一作者。

由于大量的天體物質被抛射出來，諸如紅巨星R Sculptoris這樣的龐大天體是周圍宇宙塵埃和氣體的主要貢獻者，這些宇宙物質可爲未來的恒星、行星系統的形成以及宇宙生命誕生提供大部分的原材料。阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列優于目前世界上其他國家的亞毫米波觀測站，在此之前科學家也曾清楚地觀測到紅巨星R Sculptoris周圍出現了類似球狀分布的物質“殼體”，但是更細致的螺旋結構以及可能存在的伴星都未能被發現。

根據本項研究論文的作者之一、查爾姆斯理工大學的天文學家沃特·維勒明斯（Wouter Vlemmings）介紹：“科學家目前動用的毫米波/次毫米波陣列天線並未達到全部數量的一半，就已經發現了紅巨星周圍精細的螺旋物質分布，可以想象在2013年該射電望遠鏡陣列全部完工后就會看到非常激動人心的圖像。”在一些恒星的生命末期，質量可達到太陽質量的八倍，同時由于向外輻射出致密的恒星風，使得質量上出現流失。

處于紅巨星階段的恒星也周期性經曆熱脈沖，這些是持續時間極爲短暫的氦融合過程，産生的熱脈沖使得周圍物質被高速吹離，並在該紅巨星周圍形成大型塵埃和氣體殼狀結構，在熱脈沖階段之后紅巨星將回到正常 的狀態。紅巨星熱脈沖時期大約發生周期在一萬至五萬年，持續時間爲幾百年，本次觀測中的紅巨星R S culptoris在1800年前經曆熱脈沖時期，該過程持續了約200年，可能存在的伴星將來自紅巨星恒星風誘導成螺旋狀，並體現在周圍的物質分布上。

天文學家馬蒂亞斯·瑪爾科爾認爲憑借阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列強大的觀測能力可以發現該紅巨星更加精細的外層物質分布結構，通過研究外層螺旋狀的殼體結構形成之謎，我們可以更好地了解恒星在此熱脈沖階段之前、之中以及該階段之后會發生什麽情況。我們一直希望該射電望遠鏡陣列能夠爲我們提供全新的宇宙視角，而本次意外的發生也是令人興奮的。

爲了描述所觀測的紅巨星R Sculptoris周圍結構，天文學家小組也通過計算機雙星系統模型來推演其演化過程，結果顯示該模型與阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列的觀測事實很符合。對觀測數據的進行理論化的描述是一個真正的挑戰，計算機雙星系統模型顯示紅巨星周圍軌道上很可能存在伴星，該發現也讓我們了解到紅巨星R Sculptoris周圍到底發生了什麽，也預示著我們的太陽在未來數十億年可能發生的變化。

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