共同包络相位开始处的一对恒星。 在这位艺术家的印象中，我们看到的景象非常接近一个双星系统，其中两颗恒星刚刚开始共享相同的大气层。 更大的恒星，一颗红巨星，提供了一个巨大的、凉爽的、只有在一起的气氛。 较小的恒星绕恒星质心运行的速度越来越快，绕着自己的轴自转，并与新环境以戏剧性的方式相互作用。 这种相互作用产生了强大的喷射流，从它的两极喷射出气体，并在它的赤道产生了一个移动较慢的物质环。 图片来源：Danielle Futselaar，artsource.nl
与我们的太阳不同，大多数恒星都与伴侣一起生活。 有时，两个人靠得如此之近，以至于一个人吞没了另一个人——产生了深远的影响。 当查默斯领导的天文学家团队使用望远镜时 新华社 为了研究 15 颗不寻常的恒星，他们惊讶地发现它们最近都经历了这个阶段。 这一发现保证了对天空中最引人注目的现象以及恒星之间的生、死和重生的新见解。
使用智利的巨型望远镜 ALMA，由查默斯领导的科学家团队研究了我们银河系中 15 颗不寻常的恒星， 银河，距离地球最近的 5000 光年。 他们的测量结果表明，所有恒星都是双星，并且最近都经历了一个鲜为人知的罕见阶段，但据信会导致许多其他天文现象。 他们的研究结果本周发表在科学杂志《自然天文学》上。
通过将 ALMA 的天线指向每颗恒星并测量每颗恒星附近不同分子的光，研究人员希望找到他们背景故事的线索。 绰号为“喷泉”的这些恒星被天文学家所知，因为水分子发出的强光——由异常密集且快速移动的气体产生。
ALMA 位于智利海拔 5000 米处，对波长约为 XNUMX 毫米的光敏感，人眼不可见，但非常适合透过银河系的尘埃星际云层观察被尘埃笼罩的恒星。
“我们对这些恒星特别好奇，因为它们似乎正在向太空喷射大量的尘埃和气体，其中一些以时速高达 1.8 万公里的喷气式飞机的形式出现。 我们认为我们可能会找到有关喷气机是如何产生的线索，但我们发现的远不止这些，”新研究的第一作者 Theo Khouri 说。
ALMA 的喷泉式恒星系统 W43A 的图像，位于距地球约 7000 光年的鹰座天鹰座。 其中心的双星太小，无法在这张图片中分辨出来。 然而，ALMA 的测量显示恒星的相互作用已经改变了它的直接环境。 从中央恒星喷出的两股喷流呈蓝色（接近我们）和红色（后退）。 喷流夹带的尘埃云显示为粉红色。 图片来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、D. Tafoya 等人。
恒星失去了一半的总质量
科学家们使用望远镜测量了来自恒星光的一氧化碳分子 CO 的特征，并比较了来自碳和氧的不同原子（同位素）的信号。 与它的姊妹分子二氧化碳 CO2 不同，一氧化碳在太空中相对容易发现，是天文学家最喜欢的工具。
“由于 ALMA 的高灵敏度，我们能够检测到这些恒星喷出的气体中几种不同分子发出的非常微弱的信号。 当我们仔细查看数据时，我们看到了我们真的没想到会看到的细节，”Theo Khouri 说。
观察结果证实，恒星都在吹掉它们的外层。 但是，分子中不同氧原子的比例表明，恒星在另一个方面并不像看起来那么极端，团队成员、查默斯天文学家 Wouter Vlemmings 解释说。
“我们意识到这些恒星的生命开始时与太阳的质量相同，或者只有几倍。 现在我们的测量结果表明，就在过去的几百年里，它们已经喷射出高达总质量的 50%。 他们一定发生了一些非常戏剧性的事情，”他说。
为什么这么小的恒星会这么快失去这么多质量？ 科学家们得出结论，所有证据都指向一种解释。 这些都是双星，它们都刚刚经历了两颗星共享相同大气层的阶段——一颗完全被另一颗拥抱。
“在这个阶段，两颗恒星像茧一样一起运行。 这个阶段，我们称之为“共同信封”阶段，非常短暂，只持续几百年。 用天文术语来说，一眨眼就结束了，”团队成员 Daniel Tafoya 说。
双星系统中的大多数恒星只是围绕一个共同的质心运行。 然而，这些恒星共享相同的大气层。 对于一个明星来说，这可能是一次改变人生的经历，甚至可能导致明星完全融合。
未来的线索
科学家们认为，这种亲密的事件会导致天空中一些最壮观的现象。 Theo Khouri 解释说，了解它是如何发生的可以帮助回答天文学家关于恒星如何生存和死亡的一些最大问题。
“会发生什么导致超新星爆炸？ 黑洞是如何靠得足够近而发生碰撞的？ 是什么造就了我们称之为行星状星云的美丽而对称的天体？ 多年来，天文学家一直怀疑普通信封是此类问题答案的一部分。 现在我们有了一种新的方法来研究这个重要而神秘的阶段，”他说。
了解共同包络相也将有助于科学家研究在遥远的未来会发生什么，届时太阳也将变成一颗更大、更冷的恒星——红巨星——并吞没最内层的行星。
“我们的研究将帮助我们了解这种情况是如何发生的，但它给了我另一个、更有希望的观点。 当这些恒星拥抱时，它们会将尘埃和气体送入太空，这些尘埃和气体可以成为未来几代恒星和行星的成分，并伴随着它们产生新生命的潜力，”丹尼尔·塔福亚说。
由于这 15 颗恒星似乎在人类的时间尺度上演化，该团队计划继续使用 ALMA 和其他射电望远镜监测它们。 借助 SKA 天文台的未来望远镜，他们希望研究恒星如何形成喷流并改变周围环境。 他们还希望找到更多——如果有的话。
“实际上，我们认为已知的“喷泉”可能是整个银河系中几乎所有同类系统。 如果这是真的，那么这些明星真的是理解两颗明星在他们的生活中可以经历的最奇怪、最美妙和最重要的过程的关键，”Theo Khouri 总结道。
参考文献：Theo Khouri、Wouter HT Vlemmings、Daniel Tafoya、Andrés F. Pérez-Sánchez、Carmen Sánchez Contreras、José F. Gómez、Hiroshi Imai 和 Raghvendra Sahai 撰写的“对近期可能发生的共同包络事件样本的观察性鉴定”，16 2021 年 XNUMX 月， 自然天文学.
DOI: 10.1038/s41550-021-01528-4
该研究发表在论文“Observational Identification of a sample of possible recent Common-Envelope Events”中 自然天文学 作者：Theo Khouri（查尔姆斯）、Wouter HT Vlemmings（查尔姆斯）、Daniel Tafoya（查尔姆斯）、Andrés F. Pérez-Sánchez（荷兰莱顿大学）、Carmen Sánchez Contreras（天体生物学中心（CSIC-INTA）、 西班牙）、José F. Gómez（西班牙 CSIC 安达卢西亚天文研究所）、Hiroshi Imai（日本鹿儿岛大学）和 Raghvendra Sahai（美国加州理工学院喷气推进实验室）。
ALMA（阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列）是一个国际天文学设施，是 ESO、美国国家科学基金会 (NSF) 和日本国立自然科学研究所 (NINS) 与智利共和国合作。 ALMA 由 ESO 代表其成员国资助，由 NSF 与加拿大国家研究委员会 (NRC) 和科技部 (MOST) 合作资助，由 NINS 与台湾中央研究院 (AS) 合作资助和韩国天文和空间科学研究所（KASI）。
Chalmers 和 Onsala Space Observatory 自 ALMA 成立以来一直参与其中； 望远镜的接收器是众多贡献之一。 昂萨拉空间天文台是北欧 ALMA 区域中心的东道国，该中心为 ALMA 项目提供技术专长，并支持北欧国家的天文学家使用 ALMA。
