中国 - 艾赫巴里通讯社
NASA钱德拉望远镜揭示年轻类太阳恒星膨胀的宇宙气泡，提供早期恒星演化的线索
在一项重大的天文学突破中，NASA的钱德拉X射线天文台成功地拍摄了编号为HD 61005的年轻类太阳恒星膨胀的星际圈。对一颗主序G型恒星进行此类观测尚属首次，这为科学家们提供了一个无与伦比的机会，去研究恒星演化的早期阶段，以及这些过程如何影响其周围环境，包括行星的形成和可能孕育生命的条件。
年轻恒星以其强大的辐射和剧烈的恒星风而闻名，这些恒星风能够深刻地塑造其周围的气体环境。这些恒星风在恒星周围膨胀形成巨大的气体气泡，称为星际圈（astrospheres）。我们自己的太阳也曾有过类似的壮举，形成了它的日球层（heliosphere），日球层包裹着我们的太阳系并保护其免受宇宙射线的侵害。然而，由于我们身处日球层*内部*，这限制了我们全面理解其演化过程的能力。从外部视角观测HD 61005，这颗比我们的太阳年轻得多的恒星，提供了一个独特的机会，可以追踪这些动态特征在宇宙时间尺度上如何发展。
另请阅读
HD 61005是一颗新近形成的主序星，这使其成为研究我们太阳在早期阶段所经历过程的理想天然实验室。这颗年轻恒星发出的粒子风比我们太阳的风快约三倍，密度也高出25倍。这些极端条件产生了可测量的X射线辐射，不仅来自恒星周围日冕大气中热的碰撞等离子体，还来自其恒星风与冷得多的星际介质（ISM）的撞击。正是这种高能相互作用使星际圈膨胀并使其在钱德拉望远镜下可见。
这项研究由约翰霍普金斯大学应用物理实验室的天文学家凯里·利斯（Carey Lisse）领导。研究结果详细发表在题为《利用钱德拉首次解析主序G型恒星星际圈》的论文中，该论文即将发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）上。利斯和他的合作者解释说：“恒星因其周围日冕大气中热碰撞等离子体发射光子而发出X射线。然而，恒星也会在大范围内产生低水平的X射线辐射，因为从其日冕流出的电离高压恒星风在局部银河系ISM中吹出一个气泡/空腔（称为‘星际圈’）。”
除了星际圈，哈勃太空望远镜的红外观测还揭示了HD 61005周围另一个迷人的特征：巨大的尘埃盘，其形状酷似飞蛾的翅膀，因此这颗恒星获得了“飞蛾”的绰号。这些尘埃翅膀的密度比我们太阳周围的物质大约高一千倍，类似于我们太阳系中的柯伊伯带，由行星形成过程中遗留的物质组成。研究人员解释说：“由于我们是侧向观测HD 61005，我们可以将这些翅膀视为横截面的回扫结构，而不是平铺在天空和黄道盘上，它们仅仅以椭圆形主盘外部的额外边缘形式出现。”
合著者布拉德·斯尼奥斯（Brad Snios）评论道：“有句俗话说‘飞蛾扑火’。在HD 61005的例子中，这只‘飞蛾’无法轻易逃离火焰，因为它是在火焰周围诞生的，并且可能由其周围的一个盘维持着。”这些翅膀可能是一种短暂的现象，由比主盘小得多的尘埃粒子组成，或者它们可能更持久，由更大的盘不断补充尘埃供应。这种“飞蛾状”行为预计在年轻系统中很常见，特别是那些快速旋转、具有强大恒星风和动态热星周尘埃盘的G型恒星。
这些观测提出一个关键问题：为什么并非所有年轻的零龄主序（ZAMS）恒星都像HD 61005那样展现出强大、可分辨的X射线星际圈？尽管所有年轻的晚型恒星预计在其生命早期都会产生非常强大的恒星风，但其星际圈的可见性取决于特定的条件。研究人员解释说：“这些恒星也必须位于高度增强的中性密度区域，当它们进入主序阶段时，所需的密度增强只能通过在银河系一个致密星际云中的偶然位置找到。”这种紧凑、高恒星风流量撞击致密局部介质的精确组合，是HD 61005的星际圈可从地球探测到的原因，它也促进了其独特的飞蛾状翅膀的形成。
相关新闻
这项研究的意义超越了对单个恒星演化的理解。正如天体物理中心 | 哈佛-史密森尼（CfA）的合著者斯科特·沃克（Scott Wolk）所指出的：“我们每天都受到太阳的影响，不仅通过它发出的光，还通过它送入太空的风，这可能影响我们的卫星以及前往月球或火星的宇航员。”对HD 61005星际圈的成像提供了关于太阳风在其演化早期可能是什么样子的重要信息，帮助我们更好地预测空间天气现象，并保护我们在地球和太空中的技术基础设施。
