三體星系孕育出宇宙“魔胎”，科學家：還是第一次看到這種東西

而它終將以最慘烈的方式終結一生。

韋布望遠鏡中紅外影像展現了“阿佩普”三體星系的獨特形態。該天體系統中包含了兩顆 “沃爾夫-拉葉星”和一顆超巨星。

NASA / ESA / CSA / STScI

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡又拍到了一張令人震驚的照片，展現了距離地球8000光年遠的宇宙中，一個包含兩種恒星的神秘三體星系，及其創造的一個形態酷似胚胎的星云結構。

這個三體星系被稱為“阿佩普（Apep）”，其名源自古埃及主宰宇宙混沌的神祇（qí）。 “阿佩普”由三顆恒星組成。其中兩顆是一種特殊的恒星，亦即所謂的“沃爾夫-拉葉星（Wolf-Rayet stars）”。

“沃爾夫-拉葉星”質量巨大，溫度極高，整日都在不穩定的邊緣徘徊。它們會產生強烈的“星風（stellar winds）”。這些本質上是帶電粒子流的“星風”會將原本屬于恒星的大量物質團塊拋入宇宙空間，并將富含氦、氮和碳的恒星內核暴露出來。 “沃爾夫-拉葉星”數量不多。在我們銀河系的千億顆恒星中，已知的 “沃爾夫-拉葉星”只有大約1000顆。

被“星風”帶走的物質最終會在恒星周圍形成一種特殊的星云。而當 “沃爾夫-拉葉星”并非孤立存在時，它和伴星的相互作用，可以使星云呈現出各種獨特的外形。

“阿佩普”更是獨一無二，因為它包含兩顆“沃爾夫-拉葉星”。這兩顆 “沃爾夫-拉葉星”以190年為周期相互環繞對方運行。當它們運行到距離對方非常近的時候，彼此產生的“星風”會發生對沖，產生高密度的旋渦狀富碳塵埃殼。這樣的對沖每25年就會發生一次。而這些塵埃殼一旦成形，便會向外擴展。

研究人員稱，“阿佩普”中這兩顆“沃爾夫-拉葉星”的軌道周期之長極為罕見。已知其他同類天體系統的軌道周期大多只有2至10年，此前最長的也只有大約30年。

“阿佩普”最初是由歐洲南方天文臺（ESO）設在智利的甚大望遠鏡（VLT）在可見光波段上發現的。當時人們只看到了它最明亮的內層塵埃殼。現在韋布望遠鏡作用中紅外探測儀（MIRI），成功地捕捉到了一個由四層塵埃殼相互嵌套的復合結構。這一結構的形態表明在過去約700年間，兩顆 “沃爾夫-拉葉星”至少相互靠近了4次。

VLT拍攝的“阿佩普”。

ESO

韋布還揭示了這個天體系統中存在第三顆恒星。這顆恒星的質量要比兩顆 “沃爾夫-拉葉星”大。但由于距離過于遙遠，研究人員無法將這三顆恒星區分開來。無論是在此前由甚大望遠鏡拍攝的照片，還是韋布的照片中，它們看起來都只像是一顆單獨的恒星。研究人員至今還對這顆恒星和地球的確切距離心存疑慮。

這個奇特的三體星系中，兩顆 “沃爾夫-拉葉星”的質量大約是太陽的10至20倍；另一顆伴星的質量是太陽的40至50倍，是一顆超巨星。

研究人員之所以認為那里存在第三顆恒星，是因為它與兩顆 “沃爾夫-拉葉星”產生的星風和塵埃云會發生相互作用，這導致“阿佩普”膨脹的旋渦狀星云殼層內出現了一個缺口。這個缺口位于圖中旋渦狀塵埃殼的上部。在每個星云殼層大致相同的位置上，都有一個缺口。如果把所有缺口連起來看，其形態就像一個漏斗。

“阿佩普”中的三顆恒星都將以超新星爆發的方式終結一生。兩顆 “沃爾夫-拉葉星”可能會發生伽馬暴，并留下一對恒星級黑洞；而第三顆超巨星爆發后可能會留下一顆中子星，它最終可能會圍繞雙黑洞運行。

根據韋布中紅外數據構建的“阿佩普”科學三維可視化模型，呈現了該天體系統四層塵埃殼中的三層。

NASA / ESA / CSA / STScI

參考

Webb First to Show 4 Dust Shells ‘Spiraling’ Apep, Limits Long Orbit

https://science.nasa.gov/missions/webb/webb-first-to-show-4-dust-shells-spiraling-apep-limits-long-orbit/

The Formation and Evolution of Dust in the Colliding-wind Binary Apep Revealed by JWST

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae12e5

The Serpent Eating Its Own Tail: Dust Destruction in the Apep Colliding Wind Nebula

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adfbe1