VLT發現自轉速度最快的主序恆星

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


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