ALMA揭示"宇宙内最冷星云"的形状

原文标题:ALMA reveals shape of 'coldest place in the universe'

作者:NRAO press release    原文来自:Astronomy Now   Posted: 2013.10.28

编译:YuNanhua   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

回力棒星 云(领结星 云)的 温度仅为1开尔文,是宇宙内已知最冷的 天体,事实上比大爆炸的 昏暗余辉,即宇宙背景温度更冷。

回力棒星 云被称为“宇宙内最冷的 地方”。现在ALMA揭示了其真实的 形状。背景的 蓝色结构是哈勃空间望远镜在可见光波段拍摄的 ,显示典型的 双瓣形状,具有一个非常狭窄的 中心区。ALMA的 分辨率和观测冷分子气体的 能力揭示了这个星 云的 拉长的 形状,用红色表示。影像提供:Bill Saxton; NRAO/AUI/NSF; NASA/Hubble; Raghvendra Sahai

天文学家借助阿塔卡马巨毫米/亚毫米阵列(ALMA)望远镜拍摄了这个有趣的 天体的 最新影像,了解了更多有关其寒冷特征的 细节,确定了其真实的 形状具有一种奇怪的 幽灵般的 外观。    原来在地基望远镜的 观测中,这个星 云看上去是双瓣形状的 ,因此获得了回力棒星 云的 名字。后来借助哈勃空间望远镜的 观测揭示了一种领结状的 结构。然而,最新的 ALMA数据揭示了哈勃的 影像只说明了一部分事实,哈勃影像内的 双瓣结构实际上可能是在可见光波段看到的 一种光的 游戏。

“这个极冷的 天体极端地有趣,我们借助ALMA了解到更多有关其真实本质的 信息,”拉格文德拉·萨哈伊说,他是美国宇航局在加州帕萨迪纳的 喷气推进实验室工作的 研究员和主要科学家,也是发表在《天体物理学学报》上的 一篇论文的 第一作者。“地基望远镜看到的 双瓣结构,或者说‘回力棒’结构实际上是一种宽广得多的 结构,并且正在快速地向太空扩张。”

回力棒星 云大约5000光年远,位于半人马座,是相对年轻的 行星 状星 云。和它的 名字正相反,行星 状星 云实际上是类太阳恒星 生命的 最后阶段,它们的 外层已经被剥离掉了。在它们的 中心剩下的 是白矮星 ,在紫外波段发出强烈辐射,引起星 云内的 气体发出辉光并辐射出灿烂的 光芒。回力棒星 云是前行星 状星 云,代表恒星 生命中在行星 状星 云之前的 阶段,那时中心气体还不够热,无法在紫外波段发出足够的 辐射,从而产生特征性的 辉光。在这个阶段,星 云只能通过尘埃颗粒反射的 星 光被看到。

从这颗特殊恒星 外流的 气体正在快速地扩张并在这个过程中冷却。这个过程在原理上和冰箱利用扩张气体产生冷温度的 过程相似。研究人员能够通过观测星 云怎样吸收宇宙微波背景辐射来获取星 云内气体的 温度。宇宙微波背景辐射的 温度非常均匀,为2.8开尔文(负455华氏度)。“2003年,天文学家借助哈勃观测这个天体时,他们看到了一种非常典型的 ‘沙漏’形状,”萨哈伊宣称。“许多行星 状星 云具有这种相同的 双瓣外观,是恒星 喷发出的 高速气体流的 结果。然后,这种喷流在周围的 气体云中挖掘出大洞,气体云是恒星 在其生命的 更早期--红巨星 阶段喷射出来的 。”

然而,单天线毫米波望远镜的 观测没有探测到哈勃看到的 窄带。相反,他们发现了更加均匀的 接近球形的 物质外流。ALMA的 前所未有的 高分辨率令研究人员弥合了这种分歧。通过观测一氧化碳分子的 分布,一氧化碳分子在毫米波段发出明亮的 辉光,天文学家能够探测到哈勃影像内的 双瓣结构,但仅仅在星 云的 内区。在外区,他们实际上观测到了拉长的 约略呈圆形的 冷气体云。

研究人员也发现了一个围绕恒星 的 毫米级尘埃颗粒组成的 致密通道,这解释了为什么这个外云在可见光波段具有沙漏形状。尘埃颗粒起到了面罩的 作用,遮挡了中心恒星 的 一部分,只允许恒星 的 光在狭窄而相反的 两个方向泄漏出来照进星 云,从而令星 云呈现出沙漏形状。“这对理解恒星 怎样死亡和变为行星 状星 云方面十分重要,”萨哈伊说。“借助ALMA, 我们自信能够揭示有关类太阳恒星 死亡过程的 更多细节。”这项最新研究也表明,回力棒星 云的 外边缘开始变暖,虽然它们仍然比宇宙微波背景辐射要冷一些。这种变暖可能是由于光电效应--这种效应是爱因斯坦首先提出的 ,光被固体物质吸收,然后再辐射电子。

这篇论文的 其他作者包括瑞典文萨拉的 查尔摩斯技术大学的 沃特·弗莱明斯;纽约大学的 帕特里克·哈金斯;智利圣迭戈的 联合ALMA天文台的 拉尔斯-阿克·奈曼;澳大利亚CSIRO的 伊安尼斯·格尼达吉斯。ALMA这个国际天文学设备是欧洲、北美洲和东亚合作,共同在智利共和国建设的 。ALMA的 建设和运行是欧南台(ESO)代表欧洲,国家射电天文台(NRAO)代表北美洲,以及日本国立天文台(NAOJ)代表东亚共同领导的 。联合ALMA天文台(JAO)为ALMA的 建设、定做和运行提供统一的 领导和管理。国家射电天文台(NRAO)是国家科学基金的 一个下属机构,在和联合大学公司签署的 合作协议下运行。

(全文完)


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