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原作：Monica Young
翻译：李思绮
校译：牧夫天文校译组
编排：赵书晨
后台：李子琦
原文链接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/astronomers-watch-a-giant-star-blow-bubbles/
天文学家可以看到 180 光年外的巨星剑鱼座R表面沸腾的热气。
天文学家捕捉到了一组清晰的恒星照片，并用它们观察恒星表面冒泡气体的运动。”阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）于 2023 年 7 月和 8 月获得了这些剑鱼座R的图像，图中为其中的三张。恒星表面的巨大气泡--太阳大小的 75 倍--是恒星内部对流运动的结果。图中显示地球公转轨道大小以作参考。
图源：ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / W. Vlemmings et al.
在红巨星剑鱼座R上，沸腾的气体产生了是太阳75 倍的巨大的泡泡。但引起天文学家注意的并不是这些它们大小，而是气泡 “爆裂 ”的速度有多快。
在2023年夏天为期四周的观测中，由 Wouter Vlemmings（瑞典查尔姆斯理工大学）领导的研究小组发现这些气泡从出现到消失只用了一个月的时间。这比预期快了约三倍，而该研究小组在《自然》杂志上发表的文章并没有对此现象给出解释。
值得注意的是，虽然上图似乎描绘了恒星表面的气泡，但实际上并没有显示恒星的表面或者在恒星表面产生泡泡的沸腾运动。
研究人员利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的几十个射电望远镜重建了剑鱼座R的射电图像。这些波长显示的不是恒星的可见表面（也称光球层），而是其大气层稍高处的高温气体。而这些热气之所以热，根本还是因为恒星本身的沸腾和对流产生的冲击波。因此，尽管我们没有直接观测，我们还是可以通过这些图像了解恒星表面的情况。
就像炉子上的一壶水一样，在剑鱼座R的表面热量驱动着对流的运动。水（或者说，在恒星中，等离子体）将热量带到表面，在那里冷却并再次下沉。这就是太阳米粒组织的来源；米粒的直径只有 1000 公里。在剑鱼座R上，类似颗粒的结构更大一些： 其中最大的一个直径达1亿千米，相当于0.72个天文单位--大约占剑鱼座R的四分之一，也就是我们所见的“泡泡”。
这张图显示了南半球剑鱼座R的位置和了在良好条件下肉眼可见的大部分恒星。剑鱼座R本身的位置用红圈标出。
由于距离遥远，要像观察太阳那样观察其他恒星的细节几乎是不可能的。但是近年来，天文学家们一直在努力利用一种叫做干涉测量法的技术来观察红巨星上存在的米粒结构。
利用干涉测量法，天文学家已经在一些红巨星上解析出了大规模的对流。例如，这种观测显示，猎户座肩部的著名恒星参宿四（猎户座α）的“泡泡”横跨半个恒星。因此，剑鱼座R上出现类似的大型结构并不奇怪，一方面因为它也是一颗巨星，另一方面因为如果“泡泡”更小，我们也没有能力看到。
令人费解的是对流的性质。根据热气体在恒星中上升和下降的速度，天文学家预计气泡会在几个月内出现和消失。然而，在短短一个月的观测时间里，他们发现“泡泡”已经开始时隐时现。
“我认为这是一个非常激动人心的时刻！”克劳迪娅-帕拉迪尼（Claudia Paladini）（欧洲南方天文台）说。帕拉迪尼带领的团队早在2018年就获得了一颗红巨星对流的照片--现在又有了一个完整展示这种特征的演变过程的视频。
2018年，天文学家利用智利的甚大望远镜通过近红外干涉测量法直接观测到了红巨星天鹤座π¹表面的米粒组织图案。
“我们可以看到气泡升起、膨胀，然后消失，就像在太阳中看到的那样。”她补充道，“考虑到我们所谈论的距离，这是非常了不起的。”
这些数据正是我们开始了解红巨星内部复杂动力学所需，帕拉迪尼指出，这里发生的不仅仅是简单的对流。
她说："我们不应该忘记，这些恒星会发生脉动，而且是在接近表面的地方。脉动和对流是相互作用的。我猜想，脉冲激波穿越恒星内部的可能会增加米粒组织上升到表面的速度。"
对其他红巨星进行更多类似的观测将有助于天文学家了解这些泡泡什么以及如何吹起这些巨型气泡。
责任编辑：陈玮菁
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
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图源：Neil Corke
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