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大犬座VY

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大犬座 VY(VY Canis Majoris),是一顆位于大犬座的紅特超巨星,距離地球 3820 ly,視星等為 +7.95。據(jù)推測其質(zhì)量約為42倍太陽質(zhì)量,這個不算大。真正大的是它的體積。大犬座VY的直徑約有1420倍太陽直徑,如果把它放到太陽系中心,它的邊界將會超越木星軌道,是目前已知的恒星中體積最大的恒星之一。
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距離測量

恒星距離可以使用地球繞太陽公轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的視差量測。但是大犬座VY的視差過小,且誤差過大而無法使用此法。

1976年查爾斯·拉達(CharlesJ.Lada)和馬克·里德(MarkJ.Reid)在大犬座VY東方15角分處發(fā)現(xiàn)了一個分子云。該分子云的邊緣有一個明亮的環(huán),在環(huán)處有明顯的一氧化碳譜線強度大幅下降,且CO譜線強度上升狀況被觀測到,這兩個狀況可能分別代表分子的破壞和環(huán)與分子云之間有加熱現(xiàn)象。拉達和里德假設(shè)分子云和地球的距離與疏散星團NGC2362和地球的距離相同,因此星團中的恒星將環(huán)中的分子電離了。NGC2362和地球的距離以顏色-星等圖判定是大約4800ly。

大犬座VY位于環(huán)的一角,因此它可能和分子云有關(guān)聯(lián)。此外,分子云的速度非常接近大犬座VY的徑向速度。這近一步顯示大犬座VY和分子云以及星團NGC2362相關(guān),這意味著大犬座VY距離也是大約4800ly,最新的研究結(jié)果表明其距離僅有約3820ly,可以說它是距離我們最近的大質(zhì)量恒星!

體積

過去明尼蘇達大學教授蘿勃塔·韓福瑞(RobertaM.Humphreys)預(yù)測大犬座VY星的半徑大約是1800~2100R⊙。如果將大犬座VY放在太陽系中心,它的直徑超過到土星軌道(約為10AU)。光繞行它一周的時間要9~10h,而光繞行太陽一周時間僅為14.5s。

然而更新的觀測表明大犬座VY周圍的氣體使人們高估了它的大小。它的實際大小約為1420±120R⊙。也就是說在它體內(nèi)可以塞進3×10^8顆太陽。

天文學界對大犬座VY的大小有很大的爭議,一種觀點認為,這顆星是一個巨大明亮的紅特超巨星,半徑至少為1420R⊙。而另一種觀點認為,它只是一個普通的紅超巨星,半徑只有大約600R⊙,甚至有觀測結(jié)果表明其半徑高達2000R⊙。目前爭議仍然沒明確結(jié)果。

注:由于塵埃導(dǎo)致觀測結(jié)果的不確定性,最新觀測數(shù)據(jù)(基于WittkowskiRadius和MonnierRadius測量方法)得出其半徑約為2000R⊙,如果該結(jié)論被證實,它將碾壓盾牌座UY并重回人類已知最大恒星的寶座。

左側(cè)幾乎看不到的那個黃點就是人類世界中占絕對統(tǒng)治地位,縱橫達1.392×10^6km的太陽。這顆紅特超巨星的半徑雖然達到1420R⊙,但太陽的質(zhì)量并不如圖顯得那樣渺小,大致是大犬座VY的1/17,也就是說我們的太陽在恒星中其實是算中等質(zhì)量。如果把大犬座VY星放到太陽的位置上,它就會把水星,金星,地球,火星,木星全部包含在內(nèi)。步步緊逼土星,將土星光環(huán)徹底摧毀,剩下的氣體行星也會逐漸在強大的輻射壓下被蒸發(fā)掉。

大犬座VY也出現(xiàn)了如何界定這類巨大恒星“表面”(以及半徑)的問題。它的平均密度約為0.000000005×10^3kg/m3,少于地球海平面大氣密度千分之一。因為恒星密度會隨深度變化(進行核融合的核心密度必須極高),因此恒星表面的密度比經(jīng)由恒星質(zhì)量和體積計算出的密度(密度公式為ρ=m/v,球體體積公式為v=3/4πR3)甚至是地球高層大氣的密度要低。這代表了在技術(shù)上確定恒星半徑的兩難狀況。例如像蟹狀星云這樣的超新星遺跡就有一個極高密度的“核心”(中子星)和周圍廣達11ly的“大氣層”;而太陽的半徑界定從未將日冕計算進去。這里更大的問題是太陽的日冕溫度和密度都比大犬座VY的“表面”來得高。而至今尚未建立一個恒星噴發(fā)層是否屬于恒星半徑范圍的分界線。

光度

2006年蘿勃塔·韓福瑞以大犬座VY的光譜能量分布距離計算它的光度。因為大多數(shù)輻射都被恒星周圍云氣中的塵埃阻擋,韓福瑞的積分計算中把通過整個云氣的總輻射計算進去,結(jié)果是它的光度約為5.6×10^5L⊙。

除了體積以外,大犬座VY的光度也是爭議論點。韓福瑞認為可見光測光是不夠的,因為恒星周圍的塵埃會使可見光波長變長而變成紅外線。

質(zhì)量

大犬座VY質(zhì)量約為17±8M⊙,在它剛誕生之時它的質(zhì)量要大得多,約25±10M⊙,是一個熾熱的O型主序星。根據(jù)恒星演化的模型,25M⊙的O型星的半徑大約為5~8R⊙,也就是說目前大犬座VY已經(jīng)膨脹到了其主序星時代的180倍大,并且損失了1/3的質(zhì)量。

在新測定的半徑之下,有人認為如此大的恒星是由質(zhì)量150M⊙以上的超重恒星演化而成,然而事實上質(zhì)量超過60M⊙的恒星不可能經(jīng)歷紅特超巨星階段——一個150M⊙的恒星,誕生之時擁有55000K的表面溫度,它經(jīng)過主序星后也會產(chǎn)生一定幅度的膨脹,成為藍特超巨星。但是即使膨脹到最大程度,它的半徑也只是400~500R⊙,表面溫度仍在10000K以上。這樣的恒星是不會經(jīng)過紅超巨星階段的,它短暫的生命不足以支撐它將外殼擴張到1420R⊙,而過于劇烈的核反應(yīng)也會導(dǎo)致它的外層被猛烈地噴射到太空中去,而不是像20M⊙的恒星一般穩(wěn)定的膨脹至太陽的上千倍。

質(zhì)量損失

更新的觀測結(jié)果則認為大犬座VY的質(zhì)量為17M⊙左右,最大不超過25M⊙。通過物質(zhì)流失率可以推斷出大犬座VY的初始質(zhì)量。這樣的紅特超巨星通常已經(jīng)失去了超過主序星質(zhì)量1/3物質(zhì),因此大犬座VY在主序星階段是一顆15~35M⊙的O型星,而不是150M⊙的超重恒星。

預(yù)期壽命

大犬座VY當前的狀態(tài)很不穩(wěn)定,并且將相當大量的物質(zhì)噴發(fā)進入周圍的云氣。天文學家以哈勃太空望遠鏡觀測后預(yù)測它將會在之后幾百萬年內(nèi)以超超新星結(jié)束生命。

理論上超超新星會產(chǎn)生伽瑪射線暴,會使星系部分區(qū)域受到破壞,并毀滅附近數(shù)千光年內(nèi)的生命。而且大犬座VY的質(zhì)量足以形成黑洞,其質(zhì)量可能在17M⊙左右。

生命末期

科學家發(fā)現(xiàn)大犬座VY是個臃腫的紅特超巨星,目前已經(jīng)失去了大量的質(zhì)量,每年丟失的質(zhì)量相當于50M⊕,自身質(zhì)量約為17M⊙。這個宇宙中的龐然大物已經(jīng)進入了生命的末期,接近其恒星壽命最后階段。在這個過程中會迅速向外膨脹,導(dǎo)致脫落大量的質(zhì)量進入太空中,形成星云。

歐洲南方天文臺VLT望遠鏡的科學家對大犬座VY進行了跟蹤,發(fā)現(xiàn)其周圍布滿了丟失質(zhì)量的物質(zhì),塵埃云和氣體云離散分布在周圍,最終大犬座VY會以一次大爆炸結(jié)束生涯。臺灣中央研究院天文研究所和天體物理學專家指出,紅特超巨星的一生是短暫的,當它們接近生命的最后時期,會大量失去質(zhì)量。在過去,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超巨星的奧秘,主要為理論上的推演,對大犬座VY的研究有助于我們了解此類超大質(zhì)量恒星(如Pismis24-1)的死亡過程。

大犬座VY可能在未來幾百萬年內(nèi)爆發(fā),這一幕是驚人的,由于其距離我們較遠,地球不會受到干擾,生命也不會受到干擾,無需擔心。但閃光會如太陽般明亮,可以說整個銀河系都會看到它的爆發(fā)。

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