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不只是双星,竟然是三体!来自太阳系外的恒星正威胁着地球

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。  Read original in Korean →

[비즈한국] 地球终有一天会迎来终结。2008年,《自然》杂志曾提出了一个最出人意料且令人震惊的地球毁灭剧本。当时有观点称,一颗所谓的“死星”正瞄准着地球。被指认为可能导致地球终结的元凶,是一颗远在8400光年之外的恒星。既不是经过地球附近的小行星,也不是近在咫尺、狂暴躁动的太阳,竟然是因为一颗远远超出太阳系范围的遥远恒星,地球就可能灭亡!

原因是这颗被指为元凶的恒星WR 104,看起来是一颗正在释放巨大能量、随时可能爆发的潜在伽马射线暴天体候选者。在照片中,WR 104的样子不同寻常。它看起来并不只是一个小点,而是呈现出清晰的漩涡状图案。

长期以来,天文学家推测这是一颗双星系统,由一颗喷射出强烈恒星风的恒星和一颗位于其周围的伴星组成。特别是中心恒星被认为是处于即将发生超新星爆发死亡的最后演化阶段——沃尔夫-拉叶星(Wolf-Rayet star)。如果这颗恒星最终走向死亡,将会释放出强烈的伽马射线暴闪光,而凑巧的是,这个双星系统的自转轴刚好对着地球,因此地球很有可能遭受直接冲击。

如果是这样,我们确实可能因为一颗8400光年外恒星的突然死亡,而瞬间从宇宙中消失。正如2008年《自然》杂志所描述的那样,它可能真的会成为像电影《星球大战》里的“死星”那样的存在。

这种描绘着漩涡走向毁灭的恒星现象在宇宙各处都在发生。最近,詹姆斯·韦布空间望远镜在观测了另一个名为WR 70–16的现场后,揭示了一个惊人的事实。起初,天文学家认为这里和WR 104一样,是由一颗普通垂死恒星与一颗伴星相互环绕而成的沃尔夫-拉叶星系统。然而,就在这里,人们发现了长期隐藏着的另一颗恒星的痕迹。这个现场竟然是一个由三颗恒星纠缠在一起的“三体”现场。

恒星WR 70–16是一颗即将死亡的沃尔夫-拉叶星。它正画着漩涡,跳着死亡之舞。那样子看起来就像两条蛇在互相缠绕。因此,它也以埃及神话中蛇之神兼毁灭之神的名字,被赋予了“阿波菲斯(Apep)”的绰号。沃尔夫-拉叶星非常狂暴且剧烈地将自身的物质剥离到太空中。由于这种强烈的恒星风速度极快,几乎是垂直于恒星表面喷出的。因为它与伴星一起旋转,喷出的恒星风物质就像洒水器喷出的水流一样,形成了螺旋状扩散。

长期以来,人们认为这颗恒星仅仅是由一颗即将死亡的恒星和一颗相对平静的伴星组成的双星。然而在2018年,天文学家发现了第三颗恒星。在稍远的地方,还隐藏着一颗环绕着前两颗恒星的第三颗恒星。这里不是双星系统,而是三恒星系统。内部相邻的两颗恒星以100年为周期互相环绕。而第三颗被发现的恒星距离它们足有1700AU之遥,公转周期长达1万年。

由于运行速度太慢,起初人们怀疑这颗恒星可能并非WR 70–16的成员,而是偶然路过的流浪星。但通过韦布望远镜的观测,真相大白:这颗恒星也明确地在WR 70–16华丽的漩涡中一同起舞。在韦布望远镜通过红外线拍摄的WR 70–16照片中,隐藏了许久的更巨大结构显露了出来。照片显示,尘埃云的痕迹已经超出了原有已知的中心小漩涡,扩散到了更广阔的区域。

在詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的中红外图像中,首次捕捉到了环绕沃尔夫-拉叶双星周围的四个螺旋形尘埃壳。图像来源=NASA, ESA, CSA, STScI; 科学研究: Yinuo Han (Caltech), Ryan White (Macquarie University); 图像处理: Alyssa Pagan (STScI)
在詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的中红外图像中,首次捕捉到了环绕沃尔夫-拉叶双星周围的四个螺旋形尘埃壳。图像来源=NASA, ESA, CSA, STScI; 科学研究: Yinuo Han (Caltech), Ryan White (Macquarie University); 图像处理: Alyssa Pagan (STScI)

在这张照片中,WR 70–16中心两颗跳着死亡华尔兹的恒星关系与我们此前所知的大不相同。天文学家曾认为其中只有一颗是即将死亡的沃尔夫-拉叶星,另一颗只是普通的伴星,且即将死亡的恒星正在喷出更强的恒星风。但事实并非如此。两颗恒星都在喷出相似程度的猛烈恒星风。并非只有其中一颗临近死亡,而是两颗皆为即将死亡的沃尔夫-拉叶星。这是一个仅由沃尔夫-拉叶星组成的双星系统!

韦布望远镜的观测还显示了另一个令人惊奇的痕迹。在照片中,向外扩散的漩涡状恒星风痕迹中,有一部分看起来像是被大咬了一口一样,呈现为空缺状态。而那个空缺区域正是第三颗恒星所在的位置。看来第三颗恒星也不是等闲之辈。这颗恒星也喷出了强烈的恒星风,将周边的尘埃云清理得干干净净,从而使局部看起来显得空荡荡的。第三颗恒星喷出的恒星风正在与中心另外两颗恒星产生的复杂恒星风进行交互作用。正如本次研究一样,只有将第三颗恒星及其恒星风的影响加入模拟,才能重现实际观测到的尘埃云那美丽且复杂的图案。这表明第三颗恒星并非偶然路过的背景恒星,而是长期以来互相影响的成员。

模拟再现了由于第三颗恒星的恒星风,在WR 70-16漩涡中产生了巨大的空白区域。
模拟再现了由于第三颗恒星的恒星风,在WR 70-16漩涡中产生了巨大的空白区域。

此前已知的内部小漩涡是近100年间形成的结构。然而,通过韦布望远镜观测到的、在外围新展现出的更大规模漩涡,则是至少700年前形成的古老结构。而且所有尘埃漩涡壳结构都在以极快的速度向四面八方膨胀。根据最近的观测,WR 70–16与地球的距离可能比原先预想的还要远。WR 70–16可能是一颗更加明亮的恒星。正因如此,它喷出的恒星风更加剧烈,其终局也可能会以更明亮、更灿烂的方式到来。相应的,其终局对我们地球而言,可能会构成更大的威胁。

最终,这颗恒星的核心将会坍缩,并迎来耀眼的超新星爆发。正如本次观测所确认的那样,如果中心临近死亡的恒星不是一颗,而是两颗,那么其死亡过程将会更加剧烈。通常在恒星爆发的过程中,大部分能量会沿着恒星的中心自转轴向两个方向喷出。如果这颗恒星的自转轴也精确地瞄准我们地球,那么在恒星终结的瞬间喷出的高能宇宙射线,可能会对地球产生不小的影响。只希望这颗恒星不要真的变成导致地球毁灭的“毁灭之神”就好。

参考

https://www.nature.com/articles/news.2008.653

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250714610W/abstract

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025arXiv250714498H/abstract

https://www.nature.com/articles/s41550-018-0617-7

作者池雄培(Ji Woong-bae)是谁?他热爱猫咪和宇宙。儿时在看过《银河铁道999》后,便立志要向世人传播宇宙之美。目前担任世宗大学自由专业学部助教授,同时开展讲座、写作等多种科学传播活动。著有《每天一片宇宙》、《星光熠熠宇宙的科学家们》、《无法前往却可了解》、《望着宇宙时浮现的奇怪问题》等书,并翻译了《给真正太空旅行者的搭车指南》、《我为何杀了冥王星》、《量子生活》、《Cosmigraphics》等作品。

本文由AI自动翻译。与韩语原文相比可能存在误差。
지웅배 천문학자

고양이와 우주를 사랑한다. 어린 시절 ‘은하철도 999’를 보고 우주의 아름다움을 알리겠다는 꿈을 갖게 되었다. 현재 세종대학교 자유전공학부 조교수로 강연과 집필 등 다양한 과학 커뮤니케이션 활동을 함께 하고 있다. ‘천문학자의 쓸모없음에 관하여’, ‘우리는 모두 천문학자로 태어난다’, ‘우주를 보면 떠오르는 이상한 질문들’ 등의 책을 썼으며, ‘나는 어쩌다 명왕성을 죽였나’, ‘퀀텀 라이프’, ‘UFO’ 등을 번역했다.

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