三體星系孕育出宇宙“魔胎”，科學(xué)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(jié)一生。

韋布望遠(yuǎn)鏡中紅外影像展現(xiàn)了“阿佩普”三體星系的獨(dú)特形態(tài)。該天體系統(tǒng)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(yuǎn)鏡又拍到了一張令人震驚的照片，展現(xiàn)了距離地球8000光年遠(yuǎn)的宇宙中，一個(gè)包含兩種恒星的神秘三體星系，及其創(chuàng)造的一個(gè)形態(tài)酷似胚胎的星云結(jié)構(gòu)。

這個(gè)三體星系被稱(chēng)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(zhì)量巨大，溫度極高，整日都在不穩(wěn)定的邊緣徘徊。它們會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的“星風(fēng)（stellar winds）”。這些本質(zhì)上是帶電粒子流的“星風(fēng)”會(huì)將原本屬于恒星的大量物質(zhì)團(tuán)塊拋入宇宙空間，并將富含氦、氮和碳的恒星內(nèi)核暴露出來(lái)。 “沃爾夫-拉葉星”數(shù)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(fēng)”帶走的物質(zhì)最終會(huì)在恒星周?chē)纬梢环N特殊的星云。而當(dāng) “沃爾夫-拉葉星”并非孤立存在時(shí)，它和伴星的相互作用，可以使星云呈現(xiàn)出各種獨(dú)特的外形。

“阿佩普”更是獨(dú)一無(wú)二，因?yàn)樗瑑深w“沃爾夫-拉葉星”。這兩顆 “沃爾夫-拉葉星”以190年為周期相互環(huán)繞對(duì)方運(yùn)行。當(dāng)它們運(yùn)行到距離對(duì)方非常近的時(shí)候，彼此產(chǎn)生的“星風(fēng)”會(huì)發(fā)生對(duì)沖，產(chǎn)生高密度的旋渦狀富碳?jí)m埃殼。這樣的對(duì)沖每25年就會(huì)發(fā)生一次。而這些塵埃殼一旦成形，便會(huì)向外擴(kuò)展。

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

“阿佩普”最初是由歐洲南方天文臺(tái)（ESO）設(shè)在智利的甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）在可見(jiàn)光波段上發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)人們只看到了它最明亮的內(nèi)層塵埃殼。現(xiàn)在韋布望遠(yuǎn)鏡作用中紅外探測(cè)儀（MIRI），成功地捕捉到了一個(gè)由四層塵埃殼相互嵌套的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)的形態(tài)表明在過(guò)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(gè)天體系統(tǒng)中存在第三顆恒星。這顆恒星的質(zhì)量要比兩顆 “沃爾夫-拉葉星”大。但由于距離過(guò)于遙遠(yuǎn)，研究人員無(wú)法將這三顆恒星區(qū)分開(kāi)來(lái)。無(wú)論是在此前由甚大望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片，還是韋布的照片中，它們看起來(lái)都只像是一顆單獨(dú)的恒星。研究人員至今還對(duì)這顆恒星和地球的確切距離心存疑慮。

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

研究人員之所以認(rèn)為那里存在第三顆恒星，是因?yàn)樗c兩顆 “沃爾夫-拉葉星”產(chǎn)生的星風(fēng)和塵埃云會(huì)發(fā)生相互作用，這導(dǎo)致“阿佩普”膨脹的旋渦狀星云殼層內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)缺口。這個(gè)缺口位于圖中旋渦狀塵埃殼的上部。在每個(gè)星云殼層大致相同的位置上，都有一個(gè)缺口。如果把所有缺口連起來(lái)看，其形態(tài)就像一個(gè)漏斗。

“阿佩普”中的三顆恒星都將以超新星爆發(fā)的方式終結(jié)一生。兩顆 “沃爾夫-拉葉星”可能會(huì)發(fā)生伽馬暴，并留下一對(duì)恒星級(jí)黑洞；而第三顆超巨星爆發(fā)后可能會(huì)留下一顆中子星，它最終可能會(huì)圍繞雙黑洞運(yùn)行。

根據(jù)韋布中紅外數(shù)據(jù)構(gòu)建的“阿佩普”科學(xué)三維可視化模型，呈現(xiàn)了該天體系統(tǒng)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