蜘蛛星雲原來是場太空碰撞車禍的結果

英國北愛爾蘭皇后大學（Queen’s University）Philip Dufton等人利用歐南天文台超大望遠鏡（Very Large Telescope）發現一顆迄今自轉速度最快的恆星。這顆質量很大又很亮的年輕恆星，位在銀河系的近鄰—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離地球約16萬光年。天文學家認為這顆恆星可能擁有非常極端的過往歷史，原為雙星系統的成員之一，但被另一顆已演化至發生超新星爆炸的伴星驅趕，雙星系統因而瓦解。

這項發現是經由天文學家利用VLT在LMC中的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）進行最重、最亮的恆星搜尋工作（VFTS，VLT-FLAMES Tarantula Survey）中發現的。蜘蛛星雲又稱為劍魚座30號星（30 Doradus）。

在蜘蛛星雲這個恆星搖籃所孕育的眾多明亮恆星中，Dufton等人發現其中一顆光譜型為O型、編號為VFTS 102的恆星（右上圖中央箭頭所指處），自轉速度高達每秒500公里以上，甚至可達每秒600公里，相當於1秒內可從臺灣最北點通過臺灣最南點到巴士海峽中，這個速度約比太陽自轉速度快了300倍以上，瀕臨因離心力造成星體潰解的邊緣，是迄今已知自轉速度最快的一般恆星。

某些大質量恆星的生命終點，經超新星爆炸後，核心部分會演化成一顆緻密天體，如脈衝星（pulsar，脈衝星）或黑洞等，雖然其自轉速度可能比VFTS 102還快許多，但這類天體通常非常小且密度非常大，與VFTS 102這樣核心仍在進行核融合反應、還處在恆星青壯年期的主序星不同。

另外，經估算，這顆恆星的質量約為25倍太陽質量，表面溫度約為38,000K，比太陽亮了100,000倍以上，且在太空中的移動速度高達每秒228公里，與其鄰近恆星空間移動速度約每秒40公里的狀況明顯不同。

自轉速度如此之快，空間移動速度也與鄰近恆星不同，讓Dufton等人不禁猜想這顆恆星曾經歷過不尋常的過去。空間移動速度不同，顯示VFTS 102是顆所謂的「落跑恆星（runaway star）」，即雙星系統中另一顆子星發生超新星爆炸過中被向外拋出的恆星。

Dufton等人藉由電腦模擬，認為VFTS 102若原本是雙星系統成員之一的可能性很大，當兩星靠得很近時，來自伴星的物質會讓VFTS 102自轉速度愈來愈快；大約經過1000萬年之後，質量較大的伴星率先發生超新星爆炸，把另一顆還在主序階段的子星VFTS 102向外拋出。

Dufton等人在距離VFTS 102約12秒差距之處，發現有顆波霎PSR J0537-6910，這是顆年輕的X射線波霎，鄰近並伴隨有性質類似蟹狀星雲的超新星殘骸B0538-691。他們認為VFTS 102與PSR J0537-6910本為一家人，只是因超新星爆炸的威力，將兩顆星都從B0538-691中震了出去。雖然這些天文學家不能非常確定上述想法是否正確，但至少可以解釋到目前為止所觀測到的現象。

Dufton等人的模擬還顯示：由於VFTS 102的質量高達25倍太陽質量，在不久的將來，這顆恆星可能就會演化到發生伽瑪射線爆發（GRB）或Ic型特超新星（hypernova）的強烈爆發階段，核心殘骸將形成一個快速自轉的恆星型黑洞。這對研究極端的GRB或特超巨星等天體的天文學家而言，將是個絕佳的研究目標。

資料來源：VLT Finds Fastest Rotating Star[2011.12.05]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

天文學家利用哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）觀測資料，發現著名的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）的核心那些大質量恆星形成區，原來是兩個年齡相差了100萬年左右的星團正在碰撞合併的初期階段。

蜘蛛星雲又稱為劍魚座30星（30 Doradus）位在銀河系最大的衛星星系—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離約為170,000光年，是目前已知本星系群中最活躍的恆星形成區，天文學家已知這種活躍的恆星形成狀況已經持續了至少2500萬年之久，但不清楚這樣的活躍狀況還能維持多久。天文學家們認為：目前已知的那些最大型的星團，或許是經由比較小的星碰撞合併而形成的。

太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）科學家Elena Sabbi等人一直在嘗試尋找那些從誕生地被踢出去、移動速度很快的「落跑恆星（runaway stars）」。一般認為恆星都是在星團中形成，但在劍魚座30的外圍，還有許多年輕星團，這些外圍地區不太像這樣年輕星團能誕生的地方，因此這些年輕星團或許就是被劍魚座30本身以高速向外拋擲出去的。

Sabbi等人檢視哈柏觀測劍魚座30中低質量恆星的分佈狀況後，發現一些不尋常的現象。這個星團並不是如預期般的為球形，而是類似兩個正在合併的合併星系因重力交互作用而使它們呈現狹長外形一樣。從哈柏觀測到的星團周遭環境的證據顯示，其中一個星團顯示狹長外形，應是兩個正在逐漸逼近的星團造成的結果，且經過測量，發現這兩個星團之間是有年齡落差的。

根據某些理論模型，星團從中誕生的巨型氣體星雲可能會破裂成比較小的星雲，一旦這些比較小的星雲碎片中形成恆星，可能會因距離接近而彼此兼有重力交互作用，甚至互相合併而形成一個更大的星團。這個重力交互作用就是Sabbi等人認為她們在劍魚座30上看到的現象。

此外，劍魚座30裡的高速恆星多得不像話，天文學家相信這些所謂的落跑恆星是從劍魚座30的核心部分因恆星彼此間的動力交互作用（dynamical interaction）而被踢出來的。這種交互作用在所謂的核塌縮（core collapse）過程中相當普遍，當質量比較大的恆星沈向星團中心的過程中，與低質量恆星之間便會有這種動力交互作用。當許多大質量恆星抵達星團中心後，星團中心反而變得不穩定，反會讓這些大質量恆星互相抵制、拋出星團外。

劍魚座30中心的大型星團R136過於年輕，不太可能已經經歷過核塌縮的過程。然而，既然小一點的星團系統的核塌縮過程比較快，因此劍魚座30中有許多落跑恆星或許是小型星團在與R136合併的過程中拋出的。

Sabbi等人希望未來後續研究能觀察更大尺度的星團狀況，以便提供更多相關細節，看看是否有更多星團與劍魚座30有交互作用，特別是在紅外波段相當靈敏的韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）。因為紅外波段可不受塵埃遮蔽，觀察到可見光波段會被塵埃遮蔽而不可見的部分，或許在這些原本被塵埃遮蔽而不可見的部分，還有許多溫度更低、亮度更暗的恆星隱藏在此。如能將之顯露出來，就更能瞭解劍魚座30星雲內的恆星星族分佈概況，並藉這個年輕星團來更進一步瞭解星團的形成細節，以及年輕的早期宇宙中恆星究竟是如何形成的。

資料來源：Hubble Watches Star Clusters on a Collision Course. HubbleSite [AUGUST 16, 2012]

轉載自 網路天文館

位在大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中的劍魚座30（30 Doradus），俗稱蜘蛛星雲或狼蛛星雲（Tarantula Nebula），是全天空最大的恆星形成區。在星雲中心有近2400顆大質量恆星，集眾星之力的輻射及恆星風，自然強得不得了。被強烈輻射與恆星風推擠之下，星雲仍在不斷擴張中。天文學家最近利用星雲中熾熱而明亮的X射線氣泡結構來建構這個星雲的大尺度結構及演化狀況，同時發現大質量恆星產生的強烈輻射壓不再是現階段雕刻星雲的主力來源。

右圖是錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）的X射線波段資料（藍色）和史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的紅外波段資料（橘色）合成的結果。錢卓資料主要可見恆星風和超新星爆炸所產生的震波，將氣體加熱到極高溫而釋放出的X射線，因此清楚呈現被恆星風等吹出的龐大氣泡狀結構。而史匹哲資料則呈現出這個氣泡結構周邊溫度稍低的氣體和塵埃。

劍魚座30是所謂的氫離子區（HII region）。氫是由一個帶正電的質子和一個帶負電的電子組成的原子，質子在原子核中，電子環繞原子核運轉。當年輕而熾熱的恆星發出強烈輻射，將星雲中的中性氫原子（HI，I為羅馬數字1）唯一的電子打跑，使氫氣成為帶一價正電的氫離子（HII，II為羅馬數字2）。劍魚座30是整個本星系群（Local Group）規模最大、質量也最大的氫離子區。本星系群由我們的銀河系、仙女座星系、大小麥哲倫星系和其他共約30幾個星系組成的團體。而大麥哲倫星系是銀河系最大的衛星星系，距離僅約16萬光年。因此，距離近且規模龐大，讓劍魚座30成為最佳的大質量恆星演化研究室。

關於刻畫星雲形狀的主力來源，最新研究顯示不再是大質量恆星所發出的強烈輻射壓，而是周邊熾熱氣體的壓力；但是今年稍早另一篇論文卻與此結論相反，認為輻射壓，尤其是在星雲中心區域的大質量恆星附近，是主導劍魚座30演化的推手。因此，對於這個全天最大的恆星形成區的演化機制究竟為何，天文學家還得再加一把勁了。

資料來源：30 Doradus and The Growing Tarantula Within[2011.11.10]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

右圖是歐南天文台（ESO）位在智利La Silla觀測站的新技術望遠鏡（New Technology Telescope，NTT）捕捉到的疏散星團NGC 2100的影像。這個璀璨的星團年齡僅約1500萬年而已，位在銀河系最大的衛星星系—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離約17萬光年。

這個明亮的星團被一團氣體包圍，由於恰在著名且相當明亮的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）外緣之處，被蜘蛛星雲和星雲中的RMC 136星團搶盡鋒頭，使得天文觀測者常常會忽略這個星團。影像右方中間還有一團更小、更容易被忽略的NGC 2092星團。

這幅影像是由EMMI相機上數個不同濾鏡的影像所組成，恆星的顏色基本上接近自然顏色，另外再以氫離子（H⁺，以紅色顯現）和氧離子（O²⁺，以藍色顯現）的影像疊加。星雲的顏色基本上與照亮它們的恆星溫度有關。蜘蛛星雲RMC 136星團是個由熾熱年輕恆星組成的超級星團，位在這幅影像的右上角以外之處，這些熾熱年輕恆星所發出的強烈輻射足以讓星雲中的氧原子被游離而發光。而在NGC 2100星團下方的紅色雲氣，則顯示此處大抵位在RMC 136勢力範圍的末端，或是附近僅有溫度較低、較老的恆星的輻射讓氫原子游離而發光。而NGC 2100裡的恆星們，就是輻射量較低、年齡較老的恆星，所以幾乎沒什麼雲氣伴隨在旁。

星團是由恆星聚集而成的團體，這些恆星幾乎都是由同一團氣體塵埃雲收縮而誕生，所以年齡相差無幾。但因質量不同，演化的程度也不同。通常星團中心的恆星數量比較多、質量比較高，愈往星團外側的恆星愈少且質量愈低，所以整個星團的中間區域比外圍亮得多。

NGC 2100是個疏散星團，意味著成員星之間的重力束縛比較弱。目前天文學家研究認為這個星團的壽命僅約數千萬到數億年，之後就會逐漸解體，各自散佈到太空中。相對地，另一種所謂的「球狀星團（Globular clusters）」由數量非常龐大的老恆星所組成，且彼此距離緊密，重力束縛強，不易逸散，整個星團的壽命可達數十億到一百多億年之久，有些球狀星團甚至幾乎與宇宙同歲。因此，雖然NGC 2100的年齡可能比鄰近的其他LMC的星團老一些，但與球狀星團相較之下，還是算「幼齒」級的了。

資料來源：Young Stars Take a Turn in the Spotlight

轉載自台北天文館之網路天文網網站

天文學家利用哈柏太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）觀測資料，發現著名的蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）的核心那些大質量恆星形成區，原來是兩個年齡相差了100萬年左右的星團正在碰撞合併的初期階段。

蜘蛛星雲又稱為劍魚座30星（30 Doradus）位在銀河系最大的衛星星系—大麥哲倫星系（Large Magellanic Cloud，LMC）中，距離約為170,000光年，是目前已知本星系群中最活躍的恆星形成區，天文學家已知這種活躍的恆星形成狀況已經持續了至少2500萬年之久，但不清楚這樣的活躍狀況還能維持多久。天文學家們認為：目前已知的那些最大型的星團，或許是經由比較小的星碰撞合併而形成的。

太空望遠鏡科學研究所（Space Telescope Science Institute，STScI）科學家Elena Sabbi等人一直在嘗試尋找那些從誕生地被踢出去、移動速度很快的「落跑恆星（runaway stars）」。一般認為恆星都是在星團中形成，但在劍魚座30的外圍，還有許多年輕星團，這些外圍地區不太像這樣年輕星團能誕生的地方，因此這些年輕星團或許就是被劍魚座30本身以高速向外拋擲出去的。

Sabbi等人檢視哈柏觀測劍魚座30中低質量恆星的分佈狀況後，發現一些不尋常的現象。這個星團並不是如預期般的為球形，而是類似兩個正在合併的合併星系因重力交互作用而使它們呈現狹長外形一樣。從哈柏觀測到的星團周遭環境的證據顯示，其中一個星團顯示狹長外形，應是兩個正在逐漸逼近的星團造成的結果，且經過測量，發現這兩個星團之間是有年齡落差的。

根據某些理論模型，星團從中誕生的巨型氣體星雲可能會破裂成比較小的星雲，一旦這些比較小的星雲碎片中形成恆星，可能會因距離接近而彼此兼有重力交互作用，甚至互相合併而形成一個更大的星團。這個重力交互作用就是Sabbi等人認為她們在劍魚座30上看到的現象。

此外，劍魚座30裡的高速恆星多得不像話，天文學家相信這些所謂的落跑恆星是從劍魚座30的核心部分因恆星彼此間的動力交互作用（dynamical interaction）而被踢出來的。這種交互作用在所謂的核塌縮（core collapse）過程中相當普遍，當質量比較大的恆星沈向星團中心的過程中，與低質量恆星之間便會有這種動力交互作用。當許多大質量恆星抵達星團中心後，星團中心反而變得不穩定，反會讓這些大質量恆星互相抵制、拋出星團外。

劍魚座30中心的大型星團R136過於年輕，不太可能已經經歷過核塌縮的過程。然而，既然小一點的星團系統的核塌縮過程比較快，因此劍魚座30中有許多落跑恆星或許是小型星團在與R136合併的過程中拋出的。

Sabbi等人希望未來後續研究能觀察更大尺度的星團狀況，以便提供更多相關細節，看看是否有更多星團與劍魚座30有交互作用，特別是在紅外波段相當靈敏的韋柏太空望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）。因為紅外波段可不受塵埃遮蔽，觀察到可見光波段會被塵埃遮蔽而不可見的部分，或許在這些原本被塵埃遮蔽而不可見的部分，還有許多溫度更低、亮度更暗的恆星隱藏在此。如能將之顯露出來，就更能瞭解劍魚座30星雲內的恆星星族分佈概況，並藉這個年輕星團來更進一步瞭解星團的形成細節，以及年輕的早期宇宙中恆星究竟是如何形成的。

資料來源：Hubble Watches Star Clusters on a Collision Course. HubbleSite [AUGUST 16, 2012]

轉載自 網路天文館