與我們的太陽不同，大多數恆星都有一顆伴星。有時，兩顆恆星如此接近，以至於其中一顆吞噬了另一顆–產生了深遠的影響。當查爾姆斯理工大學科學家領導的一個天文學家小組使用ALMA望遠鏡研究15顆不尋常的恆星時，他們驚訝地發現它們最近都經歷了這個階段。這一發現有望對天空中最引人注目的現象–以及對恆星中的生命、死亡和重生–有新的認識。
利用位於智利的巨大的ALMA望遠鏡，查爾姆斯理工大學領導的科學家團隊研究了我們銀河系中的15顆不尋常的恆星，其中最近的一顆恆星距離地球有5000光年。他們的測量結果顯示，所有的恆星都是雙星系統，而且最近都經歷了一個罕見的階段，這個階段鮮為人知，但被認為會導致許多其他天文現象。他們的結果本周發表在科學雜誌《自然天文學》上。
通過將ALMA的天線指向每顆恆星，並測量靠近每顆恆星的不同分子的光線，研究人員希望能找到關於它們背景的線索。綽號為 “water fountains” 的這些恆星之所以被天文學家所熟知，是因為有來自水分子的強烈光線–由異常密集和快速移動的氣體產生。
ALMA位於智利海拔5000米的地方，對波長在一毫米左右的光敏感(肉眼不可見），但對於透過銀河系的星際塵埃雲層看向被塵埃籠罩的恆星來說是理想的。
“我們對這些恆星格外好奇，因為它們似乎在向太空吹出大量的塵埃和氣體，有些是以噴射的形式，速度高達每小時180萬公里。”新研究的第一作者Theo Khouri說：“我們以為我們可能會發現關於這些噴流是如何產生的線索，但我們發現的卻遠遠不止這些。”
恆星的總質量最多損失一半
科學家們用望遠鏡測量了恆星光線中的一氧化碳分子的特徵，並比較了來自碳和氧的不同原子（同位素）的信號。與它的“姐妹”分子二氧化碳不同，一氧化碳在太空中相對容易發現，而且是天文學家最喜歡的工具。
“由於ALMA的精緻靈敏度，我們能夠探測到這些恆星噴出的氣體中幾種不同分子的非常微弱的信號。當我們仔細觀察這些數據時，我們看到了我們真的沒有想到會看到的細節，”Theo Khouri說。
觀察結果證實，這些恆星都被吹走了它們的外層。但是分子中不同氧原子的比例表明，這些恆星在另一個方面並不像它們看起來那麼極端，團隊成員、查爾姆斯理工大學的天文學家Wouter Vlemmings解釋說：“我們意識到，這些恆星在開始它們的生活時，質量與太陽相同，或者只多幾倍。現在，我們的測量結果顯示，僅僅在過去的幾百年裡，它們已經拋出了其總質量的50%。在它們身上一定發生了非常戲劇性的事情。”
為什麼這麼小的恆星會如此迅速地失去這麼多質量？科學家們總結說，這些證據都指向一個解釋。這些都是雙星系統，而且它們都剛剛經歷了一個階段，在這個階段中，兩顆恆星共享同一個大氣層–一顆恆星完全被另一顆恆星所吞噬。
“在這個階段，兩顆恆星以一種蠶繭的形式一起運行。這個階段，我們稱之為‘共同包裹’階段，真的很短暫，只持續了幾百年。”團隊成員Daniel Tafoya說：“從天文學的角度來看，它在一眨眼間就結束了。”
雙星系統中的大多數恆星只是圍繞一個共同的質量中心運行。然而，這些恆星共享相同的大氣層。對一顆恆星來說，這可能是一次改變生命的經歷，甚至可能導致恆星完全合併。
通往未來的線索
科學家們認為，這種階段可以導致一些天空中最壯觀的現象。Theo Khouri解釋說，了解它是如何發生的，可以幫助回答天文學家關於恆星如何生存和死亡的一些最大問題。
“發生了什麼，導致超新星爆炸？黑洞是如何接近到碰撞的？是什麼造就了我們稱之為行星狀星雲的美麗而對稱的天體？天文學家多年來一直懷疑，公共包層是類似這些問題的答案的一部分。現在我們有了研究這個重要但神秘的階段的新方法，”他說。
了解公共包層階段也將幫助科學家研究在非常遙遠的未來會發生什麼，屆時太陽也將成為一個更大、更冷的恆星–紅巨星–并吞噬最內部的行星。
“我們的研究將幫助我們了解這可能發生的情況，但它給了我另一個更有希望的觀點。” Daniel Tafoya說：“當這些恆星‘擁抱’時，它們將塵埃和氣體送入太空，這些塵埃和氣體可以成為未來幾代恆星和行星的成分，並隨之成為新生命的潛力。”
該團隊計劃用ALMA和其他射電望遠鏡繼續監測這15顆恆星。通過SKA天文台未來的望遠鏡，他們希望研究這些恆星如何形成它們的噴流並改變它們的周圍環境。他們還希望能找到更多線索。
“實際上，我們認為已知的‘water fountains’可能是我們整個銀河系中幾乎所有的同類系統。如果這是真的，那麼這些恆星真的是了解兩顆恆星在共同生活中可能經歷的最奇怪、最美妙和最重要的過程的關鍵，”Theo Khouri總結道。