他們于6月13日在加利福尼亞州帕薩迪納舉行的美國天文學(xué)會第240次會議上公布了這一發(fā)現(xiàn)，以前所未有的規(guī)模深入了解了伴隨著巨星死亡的過程。這項工作是與明尼蘇達(dá)大學(xué)的Robert Humphreys和英國曼徹斯特大學(xué)的Anita Richards合作完成的。

(相關(guān)資料圖)

被稱為超巨星的極端超巨星非常罕見，在銀河系中只有少數(shù)幾個已知存在。這方面的例子包括獵戶座中第二亮的恒星--參宿四，以及天鵝座中的NML Cygni，也被稱為V1489 Cygni。與質(zhì)量較低的恒星不同--一旦進(jìn)入紅巨星階段，它們更有可能膨脹起來，但通常會保持球形--超巨星往往會經(jīng)歷大量的、零星的質(zhì)量損失事件，形成由弧形、團(tuán)塊和結(jié)組成的復(fù)雜、高度不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

大犬座VY--簡稱VY CMa--位于距地球約3009光年的地方，是一顆脈動的變星，位于大犬座的稍南部。根據(jù)Ziurys的說法，VY CMa橫跨10000到15000個天文單位（1AU是地球和太陽之間的平均距離），可能是銀河系中質(zhì)量最大的恒星。

Ziurys說：“把它看作是打了類固醇的參宿四，”他是亞利桑那大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系以及斯圖爾特天文臺的聯(lián)合教授，這兩個機(jī)構(gòu)都屬于理學(xué)院。“它要大得多，質(zhì)量大得多，每200年左右就會發(fā)生一次劇烈的大規(guī)模噴發(fā)。”

研究小組選擇研究VY CMa，因為它是這些類型的恒星的最佳例子之一。

Ziurys實驗室的博士生Singh說：“我們對超巨星在其生命末期的表現(xiàn)特別感興趣。人們曾經(jīng)認(rèn)為這些大質(zhì)量的恒星只是演變成超新星爆炸，但我們不再確定這一點。”

“如果是這樣的話，我們應(yīng)該在天空中看到更多的超新星爆炸，”Ziurys補(bǔ)充說。“我們現(xiàn)在認(rèn)為它們可能會悄悄地坍縮成黑洞，但是我們不知道哪些超新星會這樣結(jié)束它們的生命，也不知道為什么會發(fā)生這種情況，以及如何發(fā)生。”

以前用NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和光譜學(xué)對VY CMa進(jìn)行的成像顯示了明顯的弧線和其他團(tuán)塊和結(jié)點的存在，其中許多從中心恒星延伸到數(shù)千澳。為了揭示超巨星結(jié)束其生命的過程的更多細(xì)節(jié)，研究小組開始追蹤超巨星周圍的某些分子，并將它們映射到哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的塵埃的已有圖像上。

Ziurys說：“沒有人能夠為這顆恒星制作一個完整的圖像，”她解釋說，她的團(tuán)隊著手了解這顆恒星脫落質(zhì)量的機(jī)制，這些機(jī)制似乎與那些在生命末期進(jìn)入紅巨星階段的小恒星不同。

Ziurys說：“你沒有看到這種漂亮的、對稱的質(zhì)量損失，而是像巨大的子彈一樣吹過恒星的光球，向不同方向噴射質(zhì)量的對流單元。這些類似于在太陽中看到的日冕弧，但要大上十億倍。”

該小組利用智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（或稱ALMA），追蹤從恒星表面噴射出來的物質(zhì)中的各種分子。雖然一些觀察仍在進(jìn)行中，但已經(jīng)獲得了氧化硫、二氧化硫、氧化硅、氧化磷和氯化鈉的初步地圖。從這些數(shù)據(jù)中，該小組構(gòu)建了一個VY CMa的全球分子外流結(jié)構(gòu)的圖像，其尺度包括了從該恒星噴射出的所有物質(zhì)。

Singh說：“分子在包絡(luò)層中追蹤弧線，這告訴我們分子和塵埃混合得很好。分子在無線電波段的發(fā)射的好處是，它們?yōu)槲覀兲峁┝怂俣刃畔ⅲ鴫m埃的發(fā)射則是靜態(tài)的。”

通過將ALMA的48個無線電天線移動到不同的配置中，研究人員能夠獲得關(guān)于分子的方向和速度的信息，并相當(dāng)詳細(xì)地描繪出它們在超巨星包膜的不同區(qū)域，甚至將它們與不同時期的質(zhì)量噴射事件聯(lián)系起來。

Singh表示，處理這些數(shù)據(jù)需要在計算能力方面進(jìn)行一些重任。他說：“到目前為止，我們已經(jīng)處理了來自ALMA的幾乎一兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，而且我們?nèi)匀皇盏轿覀儽仨毻ㄟ^的數(shù)據(jù)，以獲得可能的最佳分辨率。僅僅是校準(zhǔn)和清理數(shù)據(jù)就需要多達(dá)2萬次的迭代，每個分子需要一兩天的時間。”

“通過這些觀測，我們現(xiàn)在可以把這些放在天空的地圖上，”Ziurys說。“到目前為止，只有這個巨大結(jié)構(gòu)的一小部分被研究過，但是除非你看整個區(qū)域，否則你無法理解質(zhì)量損失和這些大恒星是如何死亡的。這就是為什么我們想創(chuàng)建一個完整的圖像。”

在美國國家科學(xué)基金會的資助下，該團(tuán)隊計劃在一系列論文中發(fā)表其研究結(jié)果。