我们身处太阳系中,太阳是距离我们最近的恒星,科学家们利用天文望远镜可以轻松地看到太阳的表面,比如看到表面无数的“米粒结构”,虽然看上去它们小如米粒,但实际上几乎每一个“米粒”的面积都在100万平方公里以上,要超过三个华北平原的面积。

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夜晚仰望星空,无数颗恒星在那里闪烁,但因为都距离我们非常遥远,所以即便用最先进的天文望远镜也很难看清这些恒星的表面情况,只有少数距离较近,体积又特别大的恒星才能被窥视到模糊的表面。就在9月11日,《天体物理学》杂志刊登文章称瑞典天文学家用大型射电望远镜拍摄到了迄今为止最清晰的剑鱼座R照片,能看到该恒星的表面结构,居然从上面发现了很多巨大的气泡。

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剑鱼座R又称HD 29712等,是一颗位于南天星座剑鱼座中的红超巨星,距离地球大约有178光年,视星等为4.80-6.601,之所以有如此大的视星等差别,是因为它是一颗米拉变星,这说明它已经演化到了恒星主序星的最后阶段,接下来它将抛掉外层的气体,核心形成一颗白矮星,外层的气壳则会成为行星状星云。

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这颗正在大量冒泡的恒星虽然人眼可直接目视,但其光线却十分微弱,然而如果用大型天文望远镜的红外波段去观察它,情况就不一样了,因为实际上这颗星体的体积十分巨大,其直径是太阳的370倍左右,体积是太阳的5,000万倍左右,而且它是除了太阳之外视面积大小最大的恒星,也就是说它是从地球上目视第二大的恒星。

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要知道这颗恒星距离我们178光年,而最近的比邻星只有4.22光年,南门二a和南门二b两颗恒星也都在5光年以内,夜空中最亮的恒星天狼星距离也才不过8.6光年,其体积还是太阳的5倍大,但看上去都没有剑鱼座R更大。

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这次拍到的剑鱼座R表面气泡的照片是由欧洲南方天文台设置在南美智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵列(ALMA)获取的。由于毫米/亚毫米波观测拥有极高的分辨率,所以拍到的照片清晰地呈现了剑鱼座R表面的巨型等离子体气泡,对比剑鱼座R巨大的体积,能计算出这些气泡中的每一个都堪比75个太阳的大小。

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上图中三个球状黄色圆块正是剑鱼座R这颗恒星,三张照片分别拍摄于2023年7月18日,7月27日和8月2日,恒星上的每个黄色斑点就是一个气泡,左边右下角的一个圆圈,代表的是地球围绕太阳运行的轨道的大小(直径近3亿公里),有它作为比较可以发现,剑鱼座R这颗恒星的体积可以将目前状态下地球围绕太阳运行的空间都装进去,或者说太阳如果位于剑鱼座R的中心位置,那么围绕太阳运行的地球应该还在剑鱼座R的“肚子”里运行。实际上剑鱼座R恒星的直径有5.15亿公里。

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剑鱼座R的表面有很多巨大的气泡,这一发现是瑞典查尔默斯理工大学教授沃特·弗莱明斯(Wouter Vlemmings)主导的研究团队得出的,他们通过观测发现这些巨大的气泡不断地从恒星的内部冒出,在表面一段时间后,因为温度变低又变小沉到下面,一直不断的升降起伏,每个气泡起伏的周期大约是一个月。

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这种现象也使得剑鱼座R这颗恒星的光度在不断变化,差别居然超过了一个视星等。

那么这些气泡是如何产生的呢?大家都知道恒星内部就是一个核聚变熔炉,在不断的向外辐射能量,而由于红超巨星大部分的物质都已经化作气体弥漫成恒星的外壳,引力和辐射压处于经常失衡的状态,属于内部产生的能量会一股一股地上升到恒星表面,形成一个个巨大且炽热的等离子体气泡,但恒星的表面温度相对于内部又很低,所以这些气泡在恒星表面出现后,又会冷却并下沉,所以在红超巨星的表面会出现这种气泡升降的对流方式。

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我们的太阳在大约50亿年后也会成为红巨星,届时也很有可能会出现像剑鱼座R表面这样的景象。

沃特·福莱明斯还表示这是有史以来人们首次以这种方式将一颗恒星表面的气泡真实地展现出来,而且由于照片清晰度够高,在巨大的气泡之外甚至可以看到恒星表面对流运动的许多细节。