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超级恒星,恒星里的巨无霸——大犬座VY!
2018-11-14 19:11:00           作者: 众星游

大犬座VY(VYCMa,全名称为VYCanisMajoris)是一颗位于大犬座的红色的特超巨星,距离地球4900光年,视星等7.95。据推测,其质量约为37±10倍太阳质量,直径约有1400±50倍太阳直径,超越土星轨道,是目前已知的恒星中体积第二大的恒星(2010年10月发现的R136A1是已知质量最大的恒星,盾牌座UY为目前已知最大恒星)。大犬座VY不仅巨大,光度也有太阳的50万倍之多(绝对星等约-9.6),但由于星际尘埃阻挡,所以用肉眼是见不到它的。因此也被归为特超巨星。大犬座VY处于恒星演化阶段的末期,正以庞大的速率喷出大量的气体,未来也许会引发超新星爆炸。我国天文学家利用紫金山天文台青海观测站的13.7毫米波射电望远镜,在1993年8月26日—9月24日的近1个月的时间里,每天监视大犬座VY(VYCMa)红超巨星拱星气体壳层中水脉泽辐射。发现一个强度相对变化为20%—25%,周期为10.3天的类正弦的快速振荡。这是迄今在红星中发现的变化周期最短的水脉泽辐射。

超级恒星,恒星里的巨无霸——大犬座VY!

“超级太阳”大犬座VY

大犬座VY首次观测纪录是1801年3月7日法国天文学家杰罗姆·拉朗德将它以一颗视星等7等恒星记录在他的星表中。之后在19世纪研究其光度时认为它的星等在1850年开始下降。自1847年开始已知大犬座VY是一颗深红色恒星。19世纪的观测发现大犬座VY有至少六个明亮的分离区域,因此认为它可能是一个多重星。今日我们知道这些明亮区域其实是大犬座VY周围云气的明亮部分。1957年的光学观测和1998年的高分辨率观测都确认大犬座VY没有伴星。大犬座VY是一颗高光度的M型恒星,表面有效温度约3400K,在赫罗图位于右上角,因此它成为超巨星的过程被认为是相当复杂。而它可能原本是O型主序星,质量是20到40☉(太阳)。

恒星距离可以使用地球绕太阳公转时产生的视差量测。但是大犬座VY的视差过小,且误差过大而无法使用此法。1976年查尔斯·拉达(CharlesJ.Lada)和马克·里德(MarkJ.Reid)在大犬座VY东方15角分处发现了一个分子云。该分子云的边缘有一个明亮的环,在环处有明显的一氧化碳谱线强度大幅下降,且CO谱线强度上升状况被观测到,这两个状况可能分别代表分子的破坏和环与分子云之间有加热现象。拉达和里德假设分子云和地球的距离与疏散星团NGC2362和地球的距离相同,因此星团中的恒星将环中的分子电离了。NGC2362和地球的距离以颜色-星等图判定是1900秒差距。大犬座VY位于环的一角,因此它可能和分子云有关联。此外,分子云的速度非常接近大犬座VY的径向速度。这近一步显示大犬座VY和分子云以及星团NGC2362相关,这意味着大犬座VY的距离也是1900秒差距。

假如你坐在一架时速900千米/小时的客机上,绕大犬座VY一圈的话,需要飞行1100年。可以轻松装进几十亿颗太阳。下图左侧几乎看不到的那个黄点就是人类世界中占绝对统治地位,纵横达130万公里的我们的太阳!这颗红特超巨星体积虽然达太阳的几十亿倍,但太阳的质量并不如图显得那样渺小,大致是大犬座vy的20分之一,也就是说我们的太阳在恒星中其实是算中等质量,只是由于太阳为液态星体,所以体积偏小。

超级恒星,恒星里的巨无霸——大犬座VY!

太阳与大犬座VY对比

明尼苏达大学教授萝勃塔·韩福瑞(RobertaM.Humphreys)预测大犬座VYCMa的直径大约是1800到2100太阳半径,后被修改为1420倍。如果将大犬座VY放在太阳系中心,它的直径达到木星轨道(约6个天文单位)。光绕行它一周的时间要5.4小时,而光绕行太阳一周时间为14.5秒。如果地球是一个直径1厘米球体,太阳是距离117米之外直径109厘米的球体,照以上比例换算大犬座VY预测最大直径大约是1.5公里。

2006年萝勃塔·韩福瑞以大犬座VY的光谱能量分布距离计算它的光度。因为大多数辐射都被恒星周围云气中的尘埃阻挡,韩福瑞的积分计算中把通过整个云气的总辐射计算进去,结果是它的光度为5.6×10^5☉。

天文学界对大犬座VY的大小有很大的争议,一种观点认为,这颗星是一个巨大明亮的红色特超巨星。而另一种观点认为,它只是一个普通的红巨星,直径只有太阳的600倍。除了体积以外,大犬座VY的光度也是争议论点。韩福瑞认为可见光测光是不够的,因为恒星周围的尘埃会使可见光波长变长而变成红外线。大犬座VY也出现了如何界定这类巨大恒星“表面”(以及半径)的问题。它的平均密度是0.000005到0.000030kg/m,少于地球海平面大气密度千分之一。因为恒星密度会随深度变化(进行核融合的核心密度必须极高),因此恒星表面的密度比经由恒星质量和体积计算出的密度(质量除以体积,球体体积是4/3*pi*r,pi是圆周率,r是半径)甚至是地球高层大气的密度要低。这代表了在技术上确定恒星半径的两难状况。例如像蟹状星云这样的超新星遗迹就有一个极高密度的“核心”(中子星)和周围广达11光年的“大气层”;而太阳的半径界定从未将日冕计算进去。这里更大的问题是太阳的日冕温度和密度都比大犬座VY的“表面”来得高。而至今尚未建立一个恒星喷发层是否属于恒星半径范围的分界线。

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大犬座VY的未来

大犬座VY当前的状态非常不稳定,并且将相当大量的物质喷发进入周围的云气。天文学家以哈勃太空望远镜观测后预测它将会在之后10万年内以极超新星结束生命。理论上极超新星会产生伽玛射线暴,会使星系中部分区域受到破坏,并毁灭附近数光年内的生命;不过当前地球附近并没有距离近到足以造成威胁的特超巨星。大犬座VY的质量足以形成大质量的黑洞,而且可能性相当高。

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责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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