天文学家捕捉到恒星间的撞击

恒星的生命与人类生命一样，往往在转瞬之间就结束了。在燃烧了数十亿年后，一颗中等大小的恒星会变成红色，膨胀成一颗巨星，并脱落外层，这一切都发生在一千年左右的时间里。这些死亡的挣扎会喷出尘埃和气体云——被称为行星状星云——它们会将星尘散布到整个虚空，同时以复杂的形状和（人工控制的）迷幻色彩让天文学爱好者大饱眼福。

但天体物理学家早就知道，事情不可能这么简单。虽然恒星是简单的圆形气体球，但许多前恒星的形状却很复杂，根本不是球形。在这些情况下，某种东西，可能是附近的恒星，在死亡的时刻一定被卷入其中，引发了一场激烈而难以建模的探戈舞。现在，一组天文学家利用智利的 ALMA 天文台，拍摄了一个这样的系统（称为 HD101584）在舞蹈过程中的最清晰图像，让理论家们可以详细观察这一罕见事件。

“这些观测结果最令人兴奋的地方在于，它们发现了该系统的演化阶段，”加那利群岛天体物理研究所的戴维·琼斯 (David Jones) 说道，他并未参与这项研究。在这里，两颗恒星“在一千年或更短的时间内”开始接触，这使得 HD101584 真正‘新鲜出炉’。”

20 世纪 80 年代，天文学家首次注意到 HD101584 在光谱的红外部分发出过亮的光，这暗示着尘埃和气体在该系统中旋转。后来的观测发现该恒星在摆动，这意味着附近有一颗伴星的引力。

天文学家必须等待 ALMA（一组抛物面天线，可以布置成一个数英里宽的望远镜）才能进行详细观察。放大 HD101584，它位于我们星系中“南十字星座”附近，距离我们约 3,000 光年，揭示了新生星云云团形状的前所未有的细节。

由于看不到恒星本身的可见光，ALMA 只能对系统的气体和尘埃进行成像，并使用介于红外线和无线电波之间的光线来测量它们的速度。从地球的角度来看，绿色圆圈代表向外喷射的物质环。这个环平放在一对恒星的平面上，这对恒星在中心绿点的中间相互绕行。强大的喷流以每秒近 100 英里的速度将分子气体直接喷射向我们（蓝色）和远离我们（红色）。虽然这些缩短的结构从地球上看是圆形的，但从侧面看，它们会形成从中心恒星撕裂的拉伸水滴状形状。

在这些特征中，参与这项新研究的瑞典昂萨拉太空天文台天文学家汉斯·奥洛夫森 (Hans Olofsson) 看到了恒星戏剧化的故事。大约 1000 年前，中心恒星耗尽燃料，膨胀成一颗红巨星。我们的太阳将在几十亿年后发生同样的事情，在这个过程中炙烤内行星（包括我们）。没有人知道这颗恒星是否有行星，但它确实有一颗伴星，而且它变得如此之大，以至于它真的吞噬了那颗伴星——进入了一个不太了解的阶段，称为“共同包层”演化，其中一颗恒星严重侵入另一颗恒星的私人空间。

在红巨星炽热等离子体的轨道中，伴星努力保持漂浮，并迅速向其伴星的核心旋转。如果红巨星没有同时溅射物质并收缩到足以让伴星从外壳中出来，从而结束致命的俯冲，那么这两颗恒星就会相撞。如今，这两颗恒星在金星和太阳之间的距离附近和平地绕着对方旋转。相互作用结束得和开始时一样快，如果天文学家早几百年建造 ALMA，他们可能就能实时观察它。

但去年发表在《天文学和天体物理学》杂志上的新观测结果却是另一番景象。由于螺旋——天体物理学家称之为“俯冲”——发生的速度比悠闲的初始轨道快得多，目前没有任何理论能够描述从头到尾的整个过程。相反，理论家们试图一次捕捉一步。因此，整体情况仍然很粗糙且不确定，这使得这张真实的快照非常有价值。“在模拟中，我们没有像这样的完整结构，”加拿大阿尔伯塔大学研究共同包层演化的天体物理学家娜塔莎·伊万诺娃 (Natasha Ivanova) 说。

在新数据中，她既看到了值得庆祝的成功，也看到了值得思考的谜团。她说，这些喷流的形状和质量与此类系统在坠落时应该喷出的喷流的形状和质量相匹配，进一步的分析可能会解决喷流是在坠落之前还是坠落期间开启的小争论。她还发现绿色气体（红巨星外壳的残留物）的环状形状很奇特，并想知道所有这些系统是否都会将其外层抛出一个平坦的赤道煎饼，而不是球形壳。

未来的观察和分析可能会解答其中一些问题，但目前研究人员对自己能拍到如此及时的快照感到很满意。“我很高兴看到它如此壮观，”奥洛夫森说。