在银河系中发现的新型恒星——“老烟民”和喷发的原恒星

天文学家通过长达十年的红外巡天，在银河系中发现了一种新型的老年巨星和众多的原恒星。这项开创性的研究揭示了周期性地冒烟和爆发的恒星，为恒星演化和元素分布提供了新的理解。

在银河系中发现了新型恒星，包括“老烟民”和喷发的原恒星。这项研究使用先进的望远镜，挑战了现有的关于恒星生命周期和太空元素分布的理论。

“隐藏”的恒星，包括一种绰号为“老烟民”的新型老年巨星，首次被天文学家发现。

根据1月26日发表在《皇家天文学会月刊》上的一项新研究，这些神秘物体存在于我们银河系的中心，可以安静地坐几十年 – 几乎消失到看不见 – 然后突然喷出烟雾云。

艺术家对一团烟雾和尘埃被一颗红巨星抛出的印象。从左边看，这颗星星仍然很亮，但如果从右边看，它会逐渐消失，看不见。图片来源：菲利普·卢卡斯/赫特福德大学

红外洞察和原星现象

由赫特福德大学（University of Hertfordshire）的菲利普·卢卡斯（Philip Lucas）教授领导的一个国际科学家团队在对夜空进行了为期10年的调查，在红外光中监测了近10亿颗恒星后，取得了突破性的发现。

他们还探测到了数十颗罕见的新生恒星，被称为原恒星，它们在数月、数年或数十年内经历极端爆发，作为新太阳系形成的一部分。

这些新发现的恒星中的大多数都被银河系中的大量尘埃和气体隐藏在可见光下，但红外光可以穿透，让科学家第一次看到它们。

艺术家对新生恒星周围物质盘喷发的印象。圆盘的最内层变得比恒星本身更热。图片来源：菲利普·卢卡斯/赫特福德大学

来自英国、智利、韩国、巴西、德国和意大利的天文学家在可见光和红外巡天望远镜 （VISTA） 的帮助下进行了研究——这是一架英国建造的望远镜，位于智利安第斯山脉的 Cerro Paranal 天文台，是欧洲南方天文台 （ESO） 的一部分。

该团队密切关注数亿颗恒星，并分析了222颗亮度变化最大的恒星。

光谱分析和VVV调查

卢卡斯教授说：“大约三分之二的恒星很容易被归类为各种类型的众所周知的事件。

“其余的有点困难，所以我们使用ESO的超大望远镜来单独获取其中许多的光谱。光谱向我们展示了在不同波长的扩散下可以看到多少光，从而更清楚地了解我们正在看的东西。

这项工作是作为一项名为“Via Lactea的VISTA变量”（VVV）的长期调查的一部分进行的。

Zhen Guo博士曾就职于赫特福德大学，现就职于智利瓦尔帕莱索大学，他领导了光谱研究。

他说：“我们的主要目标是找到罕见的新生恒星，也称为原恒星，而它们正在经历可能持续数月，数年甚至数十年的巨大爆发。

“这些爆发发生在缓慢旋转的物质盘中，该盘正在形成一个新的太阳系。它们帮助中间的新生恒星生长，但使行星更难形成。

“我们还不明白为什么光盘会变成这样不稳定。

研究小组发现了32颗正在喷发的原恒星，它们的亮度至少增加了40倍，在某些情况下甚至增加了300倍。

大多数喷发仍在进行中，使天文学家首次能够分析这些神秘事件的整个演化过程 – 从最初的静止状态，到亮度的峰值，再到下降阶段。

揭开新型红巨星的面纱

然而，这项研究也抛出了一些完全出乎意料的东西。

在银河系中心附近有21颗红星，在10年的调查中显示出亮度的模糊变化。

卢卡斯教授解释说：“我们不确定这些恒星是否是开始喷发的原恒星，或者从恒星前面的圆盘或尘埃壳引起的亮度下降中恢复过来，或者它们是否是更老的巨星在生命的后期抛出物质。

对其中七颗恒星的光谱分析，与早期调查的数据相比，得出的结论是，它们实际上是一种新型的红巨星。

智利安德烈斯·贝洛大学（Andrés Bello University）的但丁·明尼蒂（Dante Minniti）教授是VVV调查的创始人，他说：“这些古老的恒星静静地坐着数年或数十年，然后以一种完全意想不到的方式喷出烟雾。

“它们看起来非常暗淡和红色好几年，以至于有时我们根本看不到它们。

关于这一新发现的另一条线索在于这些不断缩小的巨星的位置。它们主要集中在银河系的最内层，被称为核盘，在这个区域，恒星的重元素往往比其他任何地方都丰富。

这应该使尘埃颗粒更容易在相对凉爽的红巨星外层中凝结出气体。然而，这如何导致团队观察到的浓烟喷射仍然是一个谜。

对元素分布的影响

研究人员表示，正如卢卡斯教授所解释的那样，他们的发现可能会改变我们对元素在空间中分布方式的了解。

“从老恒星中喷出的物质在元素的生命周期中起着关键作用，有助于形成下一代恒星和行星，”他说。

“这被认为主要发生在一种经过充分研究的恒星类型中，称为米拉变星。

“然而，发现一种抛出物质的新型恒星可能对核盘和其他星系富含金属的区域中重元素的传播具有更广泛的意义。

论文“最可变的VVV来源：喷发的原恒星，核盘中的浸渍巨星等”，“来自VVV调查的高振幅喷发YSO和浸渍巨星的光谱确认”和“关于VVV的I类YSO中偶发吸积的发生率”都发表在皇家天文学会的月刊上。