http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-08-
图中是回力棒星云的合成图像，ALMA望远镜阵列观测的橙色部分是沙漏状流出物。
新浪科技讯 北京时间8月4日消息，据国外媒体报道，天文学家使用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波望远镜阵列（ALMA）揭晓了回力棒星云的神秘面纱，它被称为宇宙最寒冷区域，是垂死红巨星产生的前行星状星云，这项最新研究结果发表在近期出版的《天体物理学杂志》上。
一颗远古红巨星形成回力棒星云，它是迄今观测的宇宙最寒冷区域。这颗红巨星所形成的环境比深太空自然背景温度更低，该现象困惑了科学家20多年。目前，天文学家使用ALMA望远镜阵列能够揭晓其中的答案，一颗小伴星可能进入红巨星中心区域，以超冷气体和灰尘流出物的形式喷射这颗较大恒星的多数物质。
流出物迅速膨胀，其温度降至零下272.5摄氏度，ALMA望远镜阵列帮助天文学家揭晓了这一神秘现象，首次提供了回力棒星云精确的范围、年龄、质量和动能。研究报告作者、美国宇航局喷气推进实验室天文学家拉赫温德拉·萨哈伊（Raghvendra Sahai）博士说：“最新数据表明，这颗超大质量红巨星的绝大多数质量高速释放进入太空，其速度超越了单颗红巨星的‘能力范围’。”
如此快速喷射大质量恒星物质的唯一方式是两颗交互恒星的引力能，这将解释超冷流出物的独特属性，这种交互恒星引力能可能是宇宙早期多数恒星暴力死亡的主要原因。研究报告合著作者、瑞典查尔姆斯理工大学天文学家沃特·威勒明斯（Wouter Vlemmings）教授说：“回力棒星云的极端属性挑战了恒星交互性的传统观点，提供最佳机会测试包含一颗巨恒星的双星系统的物理特征。”
回力棒星云距离地球大约5000光年，位于半人马星座，该星云最早于1995年被探测到，天文学家注意到它吸收了宇宙微波背景（CMB）的光线，这些远古光线是大爆炸之后38万年宇宙炽热和密集时期产生的。
这些辐射光线证实了太空自然背景温度，仅为零下270.42摄氏度，回力棒星云为了吸收这些辐射光线，必须比持续130亿年冷却的这种昏暗能量的温度更低。最新ALMA观测结果呈现了回力棒星云，显示圆形超寒冷流出物中存在一个沙漏结构。
这个沙漏状流出物结构从头至尾延伸3万亿公里，是地日距离的21000倍，是中心恒星释放喷射流形成的，它像一个除雪机一样清除了超冷流出物的内部区域。超冷流出物扩张了10倍，其运行速度为150公里/秒，在它首次从垂死恒星中喷射出来之后，大约需要3500年才能抵达至流出物的外部边缘。该状况不仅持续时间较长，而且回力棒星云处于缓慢加热。
研究报告合著作者、联合ALMA天文台天文学家拉尔斯·阿克·尼曼（Lars-Ake Nyman）博士说：“我们在一个非常特殊、短暂的时期内观察到这个独特星云，很可能这个超级宇宙‘冷冻箱’在宇宙中非常普遍，但它们仅能在相对短暂时间里维持极端温度条件。”（叶倾城）
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望远镜阵列揭晓超新星爆炸残骸“3D心脏结构
图中是艺术家描绘的SN 1987A超新星，呈现这颗超新星残骸的寒冷内部区域(图中红色部分)，ALMA望远镜探测到大量的灰尘。超新星内部区域与外壳(蓝色部分)完全不同，超新星的碰撞能量(绿色部分)在爆炸之前将释放形成一个气体包裹层。
图中紫色区域是氧化硅分子喷射物，黄色区域是一氧化碳分子喷射物。蓝绿色环是哈勃太空望远镜观测到的，研究人员将其呈现为3D结构。
天文学家结合3个天文观测设备的观测数据，最终结合形成这张超新星SN 1987A图像。红色部分是超新星残骸中心最新形成的灰尘物质，是ALMA亚毫米波长设备探测到的；绿色和蓝色部分是超新星爆炸冲击波与周围物质环发生碰撞；绿色部分代表发光的可见光，是由美国宇航局哈勃太空望远镜观测的，蓝色代表炽热气体，是由美国宇航局钱德拉X射线天文台观测的。
新浪科技讯 北京时间8月1日消息，据国外媒体报道，目前，最新研究显示，观测一颗超新星残骸的“心脏”，将揭晓超大质量恒星死亡的重要线索，以及这些戏剧性事件如何影响它们所在的星系。
基于阿塔卡玛大型毫米波望远镜阵列（ALMA）的观测结果，一支研究小组构建了SN 1987A超新星的详细3D结构。1987年，天文学家观测到一颗巨大恒星爆炸的残骸物质，同时，另一支研究小组在该超新星残骸中发现之前未探测到的几种分子。
美国弗吉尼亚大学天文学家雷米·英德贝托（Remy Indebetouw）称，当天文学家勘测到这颗超新星时，他们对超新星爆炸事件如何改变星际空间，以及一颗爆炸恒星炽热发亮残骸如何最终冷却和生成新分子，了解得非常少。
他强调称，基于阿塔卡玛大型毫米波望远镜阵列的观测数据，我们发现超新星爆炸时出现的寒冷“恒星灰尘”，揭晓了对原始恒星自身的重要认识，以及超新星爆炸是行星形成的基本构造部分。
SN 1987A形成于II类型超新星爆炸的余波之中，这是一颗质量大于太阳10倍以上的恒星耗尽燃料，停止向外释放自身引力产生的内部牵引力。之后这颗恒星外侧部分碰撞在内核，产生一个巨大爆炸，能从遥远的太空区域观测到。
SN 1987A距离地球163000光年，位于大麦哲伦星云，自1987年2月其爆炸光线首次抵达地球，科学家采用各种仪器对其进行广泛研究。这颗超新星释放大量灰尘流进入太空，形成一个遮蔽层，导致许多望远镜无法穿透进行观测。阿塔卡玛大型毫米波望远镜阵列的射电装置能够穿透灰尘遮蔽层，揭晓超新星残骸深处的内部结构。
在近期一项研究中，科学家绘制了SN 1987A超新星爆炸之后余波形成大量分子的3D结构，例如：ALMA数据显示，超新星残骸心脏区域聚集大量一氧化硅（SiO）和一氧化碳（CO）。
此外，其它研究小组也对SN 1987A残骸分子进行了研究，他们发现许多分子种类，例如：甲酰氧离子（HCO+）和一氧化硫（SO）。英德贝托说：“此前在年轻超新星爆炸残骸中从未探测到这些分子，研究人员对甲酰氧离子（HCO+）颇感兴趣，因为它的形成需要超新星爆炸物质充分混合过程。”
结合以上观测能够呈现SN 1987A的详细构成成分，以及随时间推移，超新星残骸内部的状况变化。研究人员指出，这些信息将帮助天文学家更好地理解星系进化。
英德贝托说：“当前许多星系的外观结构很大程度上取决于超新星事件，虽然仅有不足10%的恒星成为超新星，但它们是星系进化的重要因素。”
SN 1987A超新星残骸3D图像发表在6月份出版的《天体物理学杂志快报》，超新星分子构成的详细报告发表在今年4月份出版的《皇家天文学会月报》上。（叶倾城）
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天文学家观测形成最初星系的星云
本报讯 为了了解宇宙的第一个星系，天文学家需要知道它们是由什么构成的。但是形成这些星系的星云并不像一个完全形成的星系那样会有恒星发出璀璨的光芒，因此它们很难被观察到。现在，一个研究团队研发了一种方法，可以用来测量那些110亿年前就已存在的冰冷、高浓度气体，彼时宇宙的年龄不到现在的1/5。
在此过程中，研究人员确认了这些星云的规模和质量均相当大，足以形成星系。此前天文学家也能够探测到这些星云，其条件是有类似类星体——星系中央能量巨大的黑洞——的物质从其背后发出高强度光亮。当类星体的光通过气态星云时，氢原子会通过莱曼-α吸收过程，吸收一种特定波长的光。这一过程和类星体的光谱相关，是类似星云的标志，被称为衰减莱曼-α（DLα）系统。但是来自类星体的较细光束并不能揭示DLA星云只是一小丛，还是有着星系的规模。
1月5日，一个天文学家团队在美国天文学会会议上报道称，他们利用来自整个星系的光探索了DLα星云，相比较而言就像探照灯和类星体激光产生的差异一样。利用这样宽阔的背景光，研究人员发现，这些星云至少像那个时代的典型星系一样大。上图揭示了一颗类星体（右）发出的较细的光束穿过DLα星云（中）后到达地球的过程；叠加在类星体上的是一个星系，其发出的穿过星云的光芒更加广阔。
到目前为止，科研人员已经研究了10多个类似的星云，其测量直径可达3万光年。科研人员从吸收的细节可以推测星云的密度，并由此推算其质量。这项技术需要用全世界最大的天文望远镜观测许多小时，因此现在该技术很难广泛应用。但未来10年，下一代30米望远镜上线之后，天文学家表示，他们将能够很方便地探测那些早期星系的“摇篮”。（冯丽妃）
《中国科学报》 (2016-01-07 第2版 国际)
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