心宿二分層示意圖(圖:NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)

一組跨國合作的研究團隊,日前以阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱 ALMA)與甚大天線陣(Very Large Array,簡稱 VLA)觀測距離地球 770 光年外的心宿二(Antares)其大氣層,繪製出了至今為止除太陽外最清晰的無線電波地圖。

該研究發現了心宿二實際的體積遠比過去預測的大,甚至能容納下土星公轉的軌道。其研究結果已發表於期刊《天文與天體物理學報》(Astronomy & Astrophysics)上。

紅超巨星

心宿二屬於目前已知宇宙中體積最大的恆星——超紅巨星,當超紅巨星的核融合反應停止時,其將會崩塌成為超新星(supernovae)。由於其星風(stellar winds)相當廣闊,在宇宙中重元素的供應上是相當重要的角色。但至今為止天文學家仍不清楚其強大的星風是從何而來的。而該研究團隊所收集到的超紅巨星無線電波地圖,將可以協助天文學家進一步了解其大氣層的構造,有望解答星風之謎。

無線電波地圖

如領導該研究,來自都柏林高階研究學會(Dublin Institute for Advanced Studies)的伊蒙·奧高曼(Eamon O’Gorman)所表示的:「根據我們所收集的光的波長不同,恆星的尺寸會有巨幅的變化」。由於不同恆星各個區域會散發出波長不一的電波,在觀測時會聚焦在不同的範圍而誤判了其真正的尺寸。

而藉由 ALMA 觀測靠近心宿二表面的短波長訊號;VLA 觀測大氣層向外延伸區域的長波長訊號,研究團隊得以結合兩者的資料來繪製出更細微的無線電波地圖,進一步了解其尺寸、分層。此外,團隊也使用了電波望遠鏡(radio telescopes)量測其大氣層的氣體、電漿溫度,甚至獲得了色球層(chromosphere)的溫度資料。

研究結果

在過去以可見光進行的研究上,心宿二的半徑大約是太陽的 700 倍大。然而 ALMA 與 VLA 所觀測到的結果遠比先前估算的更為驚人。研究人員表示,其色球層延伸了約其本身半徑的 2.5 倍,與太陽色球層厚度僅約其半徑的 1/200 相比寬廣許多。而團隊也發現了超紅巨星的色球層溫度並沒有過去以可見光或紫外線研究來的高,僅約攝氏 3,500 度(太陽的色球層溫度可達攝氏 20,000 度)。

藉由該研究所獲得的數據,天文學家首次清楚的看到色球層中星風開始形成的交界處。以 VLA 的波長觀測時,可以清晰地見到這些粒子從心宿二噴發出來。如美國國家電波天文台(National Radio Astronomy Observatory)的克里斯·卡里利(Chris Carilli)在新聞稿中表示的:「我們能夠繪製出如此清晰的超紅巨星無線電波地圖,證實了干涉測量技術在近年有了相當顯著的進展」。

參考資料:

  1. Supergiant Atmosphere of Antares Revealed by Radio Telescopes. (2020, June 16). NRAO
  2. This star is so huge that Saturn’s orbit would fit inside it. (2020, June 17). Futurism
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