天文學家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)捕捉到了一顆老恆星第一次開始改變其環境的那一刻，這顆恆星噴出了高速的雙極氣體噴流，現在正與周圍的物質相撞；據估計，觀測到的噴流年齡不到60歲，這些是理解行星狀星雲複雜形狀是如何形成的關鍵特徵。類太陽恆星在生命最後階段演化成膨脹的紅巨星，然後，恆星排出氣體形成一個叫做行星狀星雲的殘留物。
行星狀星雲的形狀多種多樣，有些是球形的，有些是兩極或呈現更復雜結構的都有。天文學家對這種變化的起源很感興趣，但是一顆老恆星噴出厚厚的塵埃和氣體掩蓋了這個系統，使得研究這個過程的內部機制變得困難。為了解決這個問題，瑞典查爾默斯科技大學丹尼爾·塔福亞領導的天文學家團隊將ALMA指向了天鷹座一個古老的恆星系統W43A，其研究發現發表在《天體物理學》期刊上。
（上圖所示）在過去，瀰漫的球狀氣體是從這顆恆星釋放出來的，W43A剛剛開始噴出卷繞周圍物質的雙極噴流，水分子射電發射中的亮點分佈在恆星噴流和擴散氣體的界面周圍。圖片：NAOJ
由於ALMA的高分辨率，研究小組獲得了W43A周圍空間非常詳細的視圖，研究的主要作者Tafoya說：最值得注意的結構是它的雙極氣體噴流。研究小組發現，這些雙極氣體噴流的速度高達每秒175公里，遠遠高於之前的估計。根據這一速度和氣體噴流的大小，研究小組計算出氣體噴流年齡小於人類的壽命。考慮到與恆星的整個壽命相比，雙極氣體噴流還很年輕，我們正在見證雙極氣體噴流剛剛開始擠過周圍氣體的‘確切時刻’。
當雙極氣體噴流在大約60年後穿透周圍的物質時，就可以看到它們的軌跡了。事實上，ALMA的圖像清楚地描繪了噴流捲起的塵埃雲分佈，這是它正在影響周圍環境的有力證據。研究假設，這種夾帶是形成兩極形狀行星狀星雲的關鍵，老化的恆星最初是球形地噴射氣體，恆星核心失去了它的外層。如果恆星有伴星，伴星中的氣體就會湧入垂死恆星的核心，新氣體的一部分就會形成噴流。
（上圖所示）老恆星系統W43A的阿爾瑪圖像，從中心老化恆星噴出的高速雙極噴流顯示為藍色，低速流出顯示為綠色，噴流攜帶的塵埃雲顯示為橙色。圖片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tafoya et al
因此，老恆星是否有伴星是決定所形成行星狀星雲結構的重要因素。團隊成員、日本鹿兒島大學的今井廣史(Hiroshi Imai)說：W43A是一種特殊的所謂‘噴流’物體，一些老恆星表現出水分子特有的射電發射。研究推測，這些水的射電的斑點，表明了射流與周圍物質之間的界面區域，我們將它們命名為“噴泉”，這可能是一個跡象，表明中心來源是一個發射新氣體射流的雙星系統。
西班牙安達盧西亞天體研究所的何塞·弗朗西斯科·戈麥斯解釋說：儘管我們的銀河系中包含了超過2000億顆恆星，但到目前為止，只有15個‘噴泉’物體被識別出來，這可能是因為氣體噴流的壽命相當短，所以我們很幸運能看到這樣的稀有物體。
博科園｜研究/來自： 沖繩科學技術大學院大學
參考期刊《物理評論研究》
DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.012038
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