行星状星云的迷人形状解释：前所未有的细节捕捉到恒星周围的恒星风

这张围绕冷衰老恒星的恒星风图片库显示了各种形态，包括圆盘，圆锥和螺旋形。蓝色代表正在接近您的物质；红色是远离您的物质。

天文学家对行星状星云的迷人形状做出了解释。这项发现是基于对恒星周围恒星风的一系列非常规观测结果。与共同的共识相反，研究小组发现恒星风不是球形的，而是具有类似于行星状星云的形状。研究小组得出结论，与伴随的恒星或系外行星的相互作用会同时影响恒星风和行星状星云。研究结果发表在《科学》杂志上。

垂死的恒星膨胀并变冷，最终成为红色巨人。它们产生恒星风，恒星排出的粒子流，从而使它们失去质量。由于缺乏详细的观察，天文学家一直认为这些风是球形的，就像它们环绕的恒星一样。随着恒星进一步发展，它再次变热，恒星辐射使膨胀的恒星材料喷射层发光，形成行星状星云。

几个世纪以来，天文学家一直在黑暗中观察到行星状星云的各种不同形状。所有的星云似乎都具有一定的对称性，但是几乎从来都不是圆形的。“最终将变成红色巨人的太阳像台球一样圆，所以我们想知道：这样的恒星如何产生所有这些不同的形状？”通讯作者Leen Decin（KU Leuven）说。

Leen Decin教授（KU鲁汶大学）讨论了她的团队如何为行星状星云的迷人形状找到一个解释。他们的发现基于对衰老恒星周围恒星风的一系列非常规观测。研究小组发现恒星风的形状类似于行星状星云，并得出结论，与伴随的恒星或系外行星的相互作用会同时影响恒星风和行星状星云。

她的小组在智利的ALMA天文台（世界上最大的射电望远镜）观察到冷红巨星周围的恒星风。他们有史以来第一次收集了大量详细的观测资料，每个观测资料都是使用完全相同的方法得出的。这对于能够直接比较数据并排除偏差至关重要。

天文学家所看到的使他们感到惊讶。Decin教授说：“我们注意到这些风不是对称的，而是圆形的。”“它们中的一些实际上与行星状星云的形状非常相似。”

同伴

天文学家甚至可以识别不同类别的形状。“一些恒星风是盘状的，其他的则是螺旋形的，在第三组中，我们确定了圆锥形。”这清楚地表明这些形状不是随机创建的。研究小组意识到，垂死恒星附近的其他低质量恒星甚至重行星正在造成不同的模式。这些同伴太小且昏暗，无法直接检测到。Decin解释说：“就像用牛奶在一杯咖啡中搅拌的汤匙会产生螺旋状一样，同伴在它围绕恒星旋转并形成恒星风时会向其吸取物质。”

R Aquilae的恒星风类似于玫瑰花瓣的结构。

研究小组将这一理论应用于模型中，实际上是：恒星风的形状可以由围绕它们的同伴来解释，而凉爽的演化恒星由于恒星风而失去质量的速率是一个重要参数。定义：“我们所有的观察结果都可以用恒星有伴星的事实来解释。”

到目前为止，有关恒星演化的计算都是基于这样的假设，即像太阳一样老化的恒星具有球形恒星风。“我们的发现发生了很大变化。由于过去没有考虑过恒星风的复杂性，因此以前对旧恒星质量损失率的任何估计都可能有多达10倍的错误。”该团队现在正在做进一步的研究，以了解这将如何影响恒星和银河系演化的其他关键特征的计算。

太阳的未来

这项研究还有助于设想太阳在70亿年死亡后的样子。“木星甚至土星-因为它们的质量如此之大-将会影响太阳是否将其最后一千年度过的是我们今天在行星状星云中所看到的螺旋形，蝴蝶形或其他任何令人着迷的形状的中心，” Decin笔记。“我们的计算现在表明，在即将死去的太阳的恒星风中将形成一个弱螺旋。”

合著者MiguelMontargès（KU Leuven）说：“当我们探索第一批图像时，我们感到非常兴奋。“以前只有一颗星，但每颗星本身都变成了个体。现在，对我们来说，他们拥有自己的身份。这是进行高精度观测的魔力：星星不再只是点了。”

这项研究是ATOMIUM项目的一部分，该项目旨在了解更多有关旧恒星的物理和化学的信息。“凉爽的恒星被认为很无聊，古老而又简单，但是我们现在证明事实并非如此：它们讲述了后来发生的事情。我们花了一些时间才意识到恒星风可能具有玫瑰花瓣的形状（例如，参见R Aquilae的恒星风），但是正如Antoine deSaint-Exupéry在他的《小王子》中所说：Decin总结道：“在每次购买玫瑰时都会花些时间，而在玫瑰花上却必不可少” –“正是您花在玫瑰上的时间才使玫瑰变得如此重要”。

参考：L. Decin，M。Montargès，AMS Richards，CA Gottlieb，W。Homan1，I。McDonald，I。El Mellah，T。Danilovich，SHJWallström，A。“（副）星状同伴塑造着恒星的风”。 Zijlstra，A。Baudry，J。Bolte，E。Cannon，E。De Beck，F。De Ceuster，A。de Koter，J。De Ridder，S。Etoka，D。Gobrecht，M。Gray，F。Herpin， M. Jeste，E。Lagadec，P。Kervella，T。Khouri，K.Menten，TJ Millar，HSPMüller，JMC Plane，R.Sahai，H.Sana，M.Van de Sande，LBFM Waters，KT Wong和J耶茨，2020年9月17日，科学。DOI：
10.1126 / science.abb1229