Only Perception: Spitzer 發現富含碳的恆星誕生自銀河中央

2009-03-15

Spitzer 發現富含碳的恆星誕生自銀河中央

Galactic Dust Bunnies Found to Contain Carbon After All
http://www.physorg.com/news156100255.html

March 12th, 2009

(PhysOrg.com) -- 利用 NASA 的 Spitzer 太空望遠鏡，研究者發現證據指出，富含碳複合體分子的恆星也許來自於我們銀河系的中央。

這項發現意義重大，因為它增加了我們的知識：恆星如何形成重元素 -- 例如氧、碳與鐵 -- 並接著將它們吹出遍及宇宙各處，使生命有可能得以形成。

天文學家長久以來對於一種奇怪的現象感到困惑：為何他們的望遠鏡從未在我們星系的中央偵測到富含碳的恆星，即便他們已在其他地方發現這些恆星？現在，藉由使用 Spitzer 強大的紅外線偵測器，一個研究團隊在銀河中央發現那些閃閃躲躲的碳恆星。

"圍繞在這些恆星的塵埃在紅外線波長的發射非常強烈，" Pedro Garcia-Lario 說，一位研究團隊成員，任職於 ESAC，ESA 的太空科學中心。他就此主題共同撰寫了一篇論文，發表在 Astronomy & Astrophysics 2009 年二月號。

"在 Spitzer 光譜學的幫助下，我們能輕易測定這些由恆星歸還給星際介質的物質是否富含氧或富含碳。"

這個科學家團隊利用 Spitzer 的紅外線光譜儀分析來自 40 個行星狀星雲 -- 一坨塵埃與氣體環繞恆星 -- 所發出的光線。他們所分析的 26 個星雲接近銀河系中央 -- 這個區域稱之為 Galactic Bulge（銀河核球、銀核） -- 而另外 14 個則在此星系其他部份。科學家發現大量的結晶性矽酸鹽（crystalline silicates）以及多環芳香烴（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAH）化合物，這兩類物質指出氧與碳的存在。

這種結合並不尋常。在銀河系中，同時結合氧與碳的塵埃很罕見，而且通常僅被發現環繞在雙星系統周圍。然而，這個研究團體在銀河核球中發現了碳--氧塵埃的存在，似乎暗示著該恆星最近所經歷過的化學性質改變。

科學家們假設，行星狀星雲中央的恆星老化且死亡，它的重元素與其他恆星不同，沒有到達恆星的外層。只有當中央恆星的壽命剩下幾個月時，那時它會膨脹並接著猛烈驅走它幾乎是所有剩餘的外部氣體，碳才變得能夠被偵測。而這時，天文學家在環繞恆星的星雲中看見它。

"透過這些一再發生的「熱脈衝（thermal pulses）」所產生的碳，非常無效率的被挖到恆星的表面，與在低金屬性（low-metallicity）、銀河圓盤（譯註：銀河的旋臂區域）恆星中所觀察到的相反，" Garcia-Lario 說。"那只有當恆星將要死亡時才變得可見。" 這項研究支持某一類關於「為何在某些恆星當中的碳無法抵達該恆星的表面」的假說。科學家相信，小型恆星 -- 那些質量在我們太陽 1 - 0.5 倍之間的恆星 -- 包含了許多金屬，因此當它們衰老後不會將碳帶到表面上。在銀河核球中的恆星，其金屬含量傾向比其他恆星更多，故 Spitzer 的資料支持這類一般獲得支持的假說。在這項 Spitzer 研究之前，這些假說從未被觀測所支持。

這種老化與驅趕的過程是所有恆星的典型。當恆星衰老且死亡時，它們燃燒（核融合）愈來愈重的元素，從氫開始終於鐵。到了其生命終點，某些恆星變成所謂的「紅巨星」。這些垂死的恆星膨脹的如此巨大，如果它放在我們太陽系中太陽所在之處，其最外圍將觸及地球的軌道。當這些恆星脈動（pulsate） -- 在此過程中失去質量 -- 且接著收縮時，它們會吐出幾乎所有的重元素。這些元素是所有行星的基石，包括我們地球（也包括所有人類以及其他可能存在於宇宙中的生命形態）。（後略譯）

※ 銀河中央的金屬與黑洞有關。相關報導：

＊ The mixed chemistry phenomenon in Galactic Bulge PNe
http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361:200811457