2022年8月20日 星期六

宇宙已知質量最大恆星的最清晰影像

由天文學家Venu M. Kalari所領導的團隊,以智利8.1米南雙子座望遠鏡拍攝到 R136a1 這顆恆星最清晰的影像,它是目前宇宙中已知質量最大的恆星,但可能並不像我們所認為的那麼大。

天文學家並不完全瞭解這些質量最大的恆星(大於100Mʘ)如何形成,因為它們通常位於塵埃密集的星團中心,此外巨質量恆星的壽命也只有短短幾百萬年,我們的太陽則有約100億年。這些原因都使得對巨質量恆星的觀測與研究相當艱鉅。

R136a1位於距離約16萬光年外大麥哲倫雲蜘蛛星雲中 R136星團。從過去的觀測推估其質量約250~320 Mʘ,但這次的觀測推算其質量下修至170~230 Mʘ,但即使如此,它仍是已知質量最大的恆星。


目前所知最大恆星R136a1的最清晰影像 International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

天文學家能夠從這次的高解析觀測中更精確地將R136a1和很接近它的恆星分開,導致所測量到它的亮度比過去低。由於從恆星的亮度和表面溫度可以估計質量,所以亮度的降低也使其估計質量跟著降低。

這項觀測結果也可能使恆星質量上限跟著被下修,並影響了對宇宙中比氦重的元素豐度的估計,因為這些元素部分是在質量超過150 Mʘ恆星最後發生不穩定對超新星爆炸的過程中所產生,所以如果恆星質量上限下修,這類超新星數量可能也比預期少。

天文學家以前曾用哈伯太空望遠鏡和各種地面望遠鏡觀測過R136,但都無法獲得足夠清晰的影像來分辨出當中單顆成員星。

 這次透過南雙子座的 Zorro成像儀,以「散斑成像」技術大幅克服了地球大氣擾動,達到前所未有的觀測解析度。Zorro每幅影像曝光時間僅60毫秒,在40分鐘裡對R136星團進行了40,000次觀測。由於曝光時間超短,所以幾乎凝結了大氣擾動,再將這40,000幅影像組合,建立出超高解析度影像。加上自適應光學系統,更大幅提高了影像解析度,幾乎達到望遠鏡的極限,在紅光波段(約832nm)觀測時,南雙子座的Zorro影像解析度約為30毫角秒,比詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的解析度略高,是哈伯太空望遠鏡的三倍!

Zorro和Alopeke分別安裝在南雙子座(智利)、北雙子座(夏威夷)兩座望遠鏡上,是西班牙語和夏威夷語的「狐狸」之意。

The Astrophysical Journal

DOI 10.3847/1538-4357/ac8424 

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