天文學家測量迄今最強恒星磁場

2026-02-07 望遠鏡

這是麥克唐納天文臺的哈比-埃博利望遠鏡（HET）的主鏡片。這一鏡面由91塊小鏡片拼接而成，其有效孔徑達到9.2米。
據物理學家組織網站報道，一個由加拿大皇家軍事學院的格里格·韋德(Gregg Wade)領銜的天文學家小組使用美國德克薩斯大學奧斯丁分校所屬麥克唐納天文臺的哈比-埃博利望遠鏡(HET)以及位于夏威夷群島莫納克亞山頂的加拿大-法國-夏威夷望遠鏡(CFHT)對迄今在恒星周圍發現的最強磁場進行了測量。有關他們此項工作的論文已經發表在了今天出版的英國《皇家天文學會月刊》上。
這顆恒星的磁場強度比太陽強2萬倍，也比其它任何迄今已知的大質量恒星磁場強上10倍以上。這顆恒星光譜型為O型，編號為NGC 1624-2，位于英仙座疏散星團NGC 1624中，其質量約為太陽質量的35倍，距離約為2萬光年。這顆恒星是天文學家們全面了解大質量恒星性質的極端案例之一，其在星系演化過程中扮演著重要作用。研究小組成員，加拿大蒙特愛立森大學教授安妮·帕勒瑞(Anne Pellerin)說：“理解大質量恒星的演化，也就是那些最終會以核心塌縮形式形成超新星的恒星類型，是非常重要的 ?！碑敽阈潜〞r，其核心產生的大量重元素被拋射進入太空。她說：“從大的圖景上來說，我們的太陽便誕生于超新星爆發的碎屑之中，這就是我們所有鐵元素的來源 ?！?br /> 這些大質量恒星壽命很短，就拿這顆恒星NGC 1624-2來說，其整個生命周期僅有大約500萬年，這僅僅相當于太陽目前年齡的千分之一，而太陽仍然正值中年。但即便如此，這些恒星對于星系的演化仍然具有重大影響。韋德表示：“它們強大的星風，劇烈的輻射??，壹s熬緦業某灤潛⒍既盟淺晌蠢粘魴竅到峁梗?化學以及演化路徑的作俑者 ?！?然而正如帕勒瑞所指出的那樣：這樣的恒星比較稀少。韋德表示：“因此只要能加深對它們的了解，做什么總是好的 ?！彼忉尫Q這種圍繞大質量恒星存在的極端強大的磁場目前還尚未被很好的理解。他說：“如此強大的磁場所產生的最重要的一個影響便是它即便在離開恒星NGC 1624-2本體很遠的距離上仍舊可以對其星風產生很大的約束和控制作用——這一距離可以達到恒星半徑的11.4倍 ?！彼f：“如此巨大的磁場范圍是令人驚嘆的。其寬度比任何其它與之相似的大質量恒星的磁場圈寬度都要大出4倍以上，而如果光考慮體積的話，那么它的磁場圈的體積就更是要大出80倍以上 ?！蓖瑫r這顆恒星的磁場也對其內部的結構產生著影響。
因此這一磁場可以在極大程度上影響這樣一顆大質量恒星的“生活”，從它誕生一直伴隨到它的消亡。然而由于我們對于這些磁場的特性理解甚少，我們現有的有關恒星演化的模型是不完善的。韋德說：“我們需要對像NGC 1624-2這樣的恒星進行觀測，從而理解這里究竟在發生著什么？”
研究小組希望能更好地理解這顆巨無霸恒星的本質，然而它太遙遠了，周圍還被塵埃云圍繞，因此他們需要一臺強大的望遠鏡，并借助其強大的集光能力對這顆恒星的光芒進行詳細研究。帕勒瑞說：“這顆恒星難以進行觀察，因為它被塵埃淹沒。這讓它顯得很暗，因此我們需要更加強大的望遠鏡設備 ?！?br /> 最終他們使用了口徑9.2米的HET望遠鏡并加裝高分辨率光譜儀設備進行觀測。通過對其光譜中重復特征出現的時間，研究小組推算出了這顆恒星的自轉周期。這些光譜中的特征是由從恒星發出的星風引起的。帕勒瑞表示：“大質量恒星的星風是非常劇烈的，尤其是如果將其和太陽發出的星風，也就是太陽風作比較的話 ?！彼忉屨f：“這些大質量恒星每時每刻都在通過星風的方式損失大量質量，在其整個生命周期期間，這樣的質量損失可以高達30% 。這種星風是一種等離子體流，由沿著磁力線運行的帶電粒子組成。正是這些粒子會在恒星的光譜中留下一些特征性的線索 ?！?br /> 韋德表示：“這種出現在其光譜中的重復特征讓研究小組得以確定出這顆恒星正在以非常緩慢的速率自轉：其自轉一周需要長達160個地球日，而相比之下，太陽自轉一周所需的時間僅為25個地球日。我們認為這顆恒星之所以自轉速度如此之慢是因為它的速度被其周圍的星風物質拖慢了，由于這些星風物質是沿著根植在恒星表面的磁力線運行的，它不得不拖拽著那些星風物質一同自轉。盡管這是一個尚需檢驗的結論，但是看起來這還是非常可能的 ?！睘榱藴y量這顆恒星磁場的強度，研究小組使用加拿大-法國-夏威夷望遠鏡，配合一臺被稱作“ESPaDOnS”的設備進行觀察。在這一過程中他們尤其注意對沿自轉方向電磁波中存在的微小偏移進行測量，觀察其被磁場中的原子吸收或輻射時產生的效應。
韋德表示：“如果觀察到順時針轉動的電磁波占優勢，這就說明一個指向我們的磁?。歡綣鄄斕僥媸閉胱牡绱挪ㄕ加攀?，這就說明一個背離我們的磁場 ?！彼f：“這種優勢越大磁場的強度便也越強。一般情況下這種差異量是很小的，需要許多次測量或對數據的仔細處理才能區分出信號。但在恒星NGC 1624-2的案例中，在我們最早期的觀測中便已經很明顯，那就是這里存在一個極其強大的磁場 ?！?此項研究中所使用的“SPaDOnS”是全世界用于這類研究的最先進的設備。
【天文學家測量迄今最強恒星磁場】
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