ALMA觀測發現：垂死恆星周圍吹出旋臂結構泡泡

▲天文學家使用Atacama Large Millimeter/submillimeter Array「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」（簡稱ALMA），在一顆位於玉夫座的紅巨星周圍意外發現了旋臂結構。Credit: ALMA （ESO/NAOJ/NRAO）

一群天文學家最近正在使用ALMA來研究年老的R Sculptoris（玉夫座R星），結果所取得的新發現可把他們嚇了一大跳，或者說：大為驚歎！因為他們在R Sculptoris周圍發現了奇怪的旋臂結構，據推測，這可能是由一顆看不見的伴星所造成的。簡稱為ALMA的「阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列」是目前地面上最大型的電波望遠鏡陣列，在製造、興建和測試工程各階段，由中央研究院天文及天文物理研究所代表臺灣參與其中。

研究老恆星R Sculptoris的團隊，從使用ALMA所觀測到的數據中首度為旋臂的結構繪製了三維圖形。主要論文作者Matthias Maercker表示，雖然之前曾觀測到這一類恆星的周圍有氣體殼的現象，不過這次卻是史上首度觀測到有外殼的旋臂狀物質從恆星裡冒出來，並繪製出三維立體圖形。

先前，科學家曾在使用哈柏太空望遠鏡觀測LL Pegasi的時候發現到一個類似的旋臂狀結構，但它並不帶有外殼，天文學家也沒辦法幫它繪製出一幅三維的地圖。不過ALMA與哈柏太空望遠鏡不一樣，在哈柏觀測中見到是塵埃的東西，對ALMA來說，卻偵測得到分子發出的訊號。

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由於ALMA的特性是能偵測到一氧化碳分子在紅外線波段發出的微溫光芒，所以天文學家能藉由這個工具把恆星周圍所發出的氣體輻射繪製成高解析度的圖形。至於造成了形狀奇怪的泡泡狀物質是什麼？該團隊懷疑，可能是環繞這顆紅巨星的一顆看不見的伴星。

類似像我們的太陽的這類恆星在生命末期會變成紅巨星。經過膨脹又冷卻，一顆恆星會開始短暫的氦燃燒時期。在此期間，恆星在密集的恆星風吹拂之下，質量大量脫落，也在恆星的核心周圍形成會膨脹、發光的氣體殼。它的脈衝頻率大約是每1~5萬年一次，每次長度約僅只有幾百年。從最新的R Sculptoris觀測中已知，它最近一次的脈衝時間距離我們大約只有1,800年，持續長度只有200年。研究人員還發現，雙星系統演化模型在電腦模擬之下也呈現出和ALMA觀測一致的結果。

不過，要用理論要將ALMA所觀測到的細節全都加以解釋一番，將是個滿大的挑戰，初步根據電腦模型顯示的結果看來，研究團隊相信他們的方向是正確的：ALMA的確能為科學家提供深入的、關於這些恆星裡頭正在發生什麼事的一些細節，也預告著太陽在未來幾十億年後，將會變成何種樣貌。

一般認為R Sculptoris是一個質量介於0.8到8個太陽質量之間的漸近巨星支（asymptotic giant branch，又稱為AGB），它是冷卻後的紅巨星，有一個微小的碳氧核心，外層環繞著一個燃燒的氦和氫殼層，這個發光的外殼是由氣體和塵埃物質形成，未來，它會組成恆星、行星、衛星，甚至成為生命的基本物質。我們的太陽，在生命期接近終了時，同樣也會變成一個AGB星。

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藉由ALMA，我們將能觀測到更多像R Sculptoris這樣的恆星，幫助我們了解地球上的生命體如何抵達地球，也了解我們的太陽最後命運會是如何。（Lauren譯）

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