特超巨星

特超巨星

具有極高質量與光度的恒星
特超巨星(Hypergiant)在約克光譜分類中的光度屬于O,位置在赫羅圖的最上方,是一種具有極高質量與光度的恒星,顯示它們具有非常高的質量流失率。海山二,西方稱為船底座T1星,是一個質量非常高的特超巨星,可能是一個雙星系統。質量約在太陽的150倍左右,亮度則約是太陽的400萬倍[1]。
  • 中文名:
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  • 升交點經度:
  • 中文名稱:特超巨星
  • 外文名稱:Hypergiant
  • 約克光譜分類:大部分光譜屬于B到K...
  • 位 置:赫羅圖的最上方
  • 類 别:恒星
  • 特 點:具有極高質量與光度
  • 例 如:天鵝座 P,大犬座vy

特點

特性

赫羅圖光譜型态:棕矮星、白矮星、紅矮星、次矮星、矮星(主序星)、次巨星、巨星、亮巨星、超巨星、特超巨星。

絕對星等(MV)即使有更精确的定義,特超巨星通常是指一種結構最為松散的大質量恒星。 在1956年,天文學家Feast和Thackeray使用超超巨星(super-supergiant)這個名詞(之後才改為特超巨星)來描述絕對星等高于MV =-7的恒星。在1971年,肯那建議這個名詞隻應使用在有着明顯的H-α發射譜線的超巨星,表示這是有着擴張的恒星大氣層或相對而言有高速率質量流失的恒星。肯那的這個準則在今天仍是科學家最常用的,這意味着特超巨星的質量無須比相似的超巨星更大。大部分的大質量恒星都被認為是特超巨星,質量的範圍在25-150太陽質量。

特超巨星是非常明亮的恒星,可以達到太陽光度的數百萬倍,并且溫度範圍非常廣泛,從3,000K至35,000K。由于内部的不穩定性,幾乎所有的特超巨星的光度都會随着時間改變。

以天文學的尺度來說,因為特超巨星的質量都很大,因此它們的生命期都很短,隻有幾百萬年,相較之下太陽有100億年的壽命。也因為如此,特超巨星就顯得很罕見,我們知道的大約隻有100顆。

特超巨星不可以和高光度藍變星混淆,特超巨星是因為它的大小和高質量流失率而分類的,而高光度藍變星隻是大質量的藍超巨星在演化的過程中流失大量的質量。

穩定性

當恒星的光度随質量而增加,特超巨星的光度經常非常接近愛丁頓極限,簡單的說,就是向内的重力壓力等于向外的輻射壓力的亮度。這意味着特超巨星通過光球層的輻射性通量可能足以堅固的支撐起光球層。在愛丁頓極限之上,恒星會産生過量的輻射,使其外層的部分會被抛出;這将有效的阻止恒星長期的以如此高的光度閃耀。

承載着此種驅動風的一個很好的候選者是海山二(船底座η),是曾被觀測過的質量最大和最亮的恒星之一。估計它的質量是130倍的太陽質量,光度是太陽的450萬倍,天文物理學推測海山二可能會不定時的超越愛丁頓極限。最後一次一系列的爆發可能發生在1840-1860年代,造成的質量損失高于當前對恒星風的認識所允許的。

相對于線性驅動的恒星風(就是那些驅動恒星吸收光線造成大量窄譜線),連續的驅動不需要金屬的元素存在 - 除了氫和氦之外的其他元素,在光球層上有這樣的譜線。這很重要,因為大部分的大質量恒星都是金屬非常貧乏的,這意味着這些工作不會受到金屬量的影響。有相同譜線的原因是,連續的驅動可能也提供了在大霹靂之後誕生的第一代恒星質量上限,它們是完全沒有金屬的。

另一種解是大質量噴發的理論,例如,海山二是一種理想的位于深層流體動力學的爆炸,将封閉在外層的一部分爆破掉。在這種觀念下,即使光度低于愛丁頓極限之下,内層沒有足夠的熱對流,結果是密度反轉的位能導緻大質量的爆發。對這種理論的探讨不多,也不确定是否真的會發生爆炸。

已知特超巨星

特超巨星的稀有造成研究上的困難。它們似乎是溫度最低的特超巨星的光度上限(它們的顔色是黃色和紅色):它們每一顆的絕對星等都超過-9.5等,這相當于太陽光度的50萬倍,而還不知道原因。

高光度藍變星

許多高光度藍變星都被歸類為特超巨星,并且在事實上也是夜空中已知的最亮天體:

天鵝座P:在北天的天鵝座。

劍魚座S:在鄰近的,稱為大麥哲倫星雲的星系内,在南天劍魚座的方向上。出現在這個星系的超新星SN 1987A,之前也是一顆特超巨星。

海山二:在鑰匙孔星雲NGC 3372内,位置在南天的船底座。海山二非常巨大,質量大約是太陽的120-150倍,光度是太陽的400-500萬倍。

手槍星:接近銀河系的中心,位于人馬座内。手槍星的質量可能是太陽的150倍,光度是太陽的170萬倍。在星團Cl* 1806-20内的幾顆恒星:在銀河系的另一側,其中的一顆,LBV 1806-20,是已知最亮的一顆,光度是太陽的200-4000萬倍,也是最重的恒星之一.

藍特超巨星

 尾宿三:在天蠍座的OBv星協OB-1内最亮的恒星,和高光度藍變星的候選者。

MWC 314:在天鷹座内,是另一顆高光度藍變星的候選者。

HD 169454:在盾牌座。

BD -14° 5037:靠近前者的一顆星。

天鵝座OB2-12:有些作者認為它是一顆高光度藍變星。

R136a1:報告中質量最大的恒星,估計質量是太陽的265倍。

HDE 269128(大麥哲倫雲中的R81):高光度藍變星候選者,食聯星系統。

HD 268835(大麥哲倫雲中的R66)

南十字座BP

射手座HT

天鵝座V2140

人馬座V4030

天鵝座V1768

HD 37974(大麥哲倫雲中的R126)

HD 32034(大麥哲倫雲中的R62)

白特超巨星

王良增一(仙後座6)

黃特超巨星

黃特超巨星是非常罕見的一種恒星,在我們的銀河系中隻發現了7顆:

螣蛇十二:在北天的仙後座,亮度大約是太陽的50萬倍

仙後座V509

HR 8752

IRC+10420

也可以參考Westerlund 1内的恒星。

紅特超巨星

天文學家利用美國航太總署的哈柏太空望遠鏡以及坐落于夏威夷的凱克望遠鏡(the W.M. Keck Observatory),發現一顆大質量恒星所噴射出來的外流過程,遠比過去想像的還要複雜。

天文學家觀察了這顆名為大犬座VY(VY Canis Majoris)的紅超巨星(若以亮度劃分則稱為特超巨星(hypergiant) ),在爆發時物質以各種不同的速度、方向産生環圈(loop)、弧(arcs)、以及類似繩結(knot)的形狀。并指出在過去的一千年當中,這顆瀕臨死亡的恒星已經發生多次的爆發。

由美國明尼蘇達州大學的蘿勃塔‧韓福瑞(Roberta Humphreys)所領導的天文學研究小組,使用哈柏望遠鏡以及凱克望遠鏡,去測量其噴射物質的運動,并且利用塵埃方位與其反射光偏極化的特定關系,去描繪出塵埃的分布。天文學家結合哈柏望遠鏡以及凱克望遠鏡的資訊,繪制了一個大犬座VY的噴射物質的3D立體影像。

“過去我們認為紅超巨星質量減少的過程是一個簡單、球狀且均勻的噴發。然而在觀察這顆恒星後,發現這是十分複雜的。”韓福瑞說“大犬座VY正在以驚人的速率噴射出大量的氣體,因此已經被認為是用來研究大質量恒星在壽命末期時,爆發并且造成高質量耗損的過程中最重要的一顆恒星。在此爆發過程中,質量散失的速率大約是正常時的十倍。”

“這些觀測,我們得知有關于外流的運動方向以及分布的完整圖像。這些結果證實了它們原先是由恒星上各個不同的地域在不同的時間點噴發出來。”

韓福瑞和他的研究夥伴已經于今天(一月八号),在西雅圖所舉行的美國天文協會會議上,發表他們的研究成果。

天文學家們已經研究大犬座VY超過一世紀之久。這顆恒星與地球的距離為五千光年,它的亮度高于太陽45萬倍,并且其質量也比太陽多30到40倍。如果大犬座VY被放置在太陽的位置,那它的表面将會觸及土星的運行軌道。

哈柏的廣視野第二行星相機(Hubble's Wide Field and Planetary Camera 2)首次揭露了這顆恒星噴出物的複雜性。這些影像首度提供了,那些明亮的弧以及類似繩結狀的物質是在爆發時所産生的證據。這些物質不規則的運動方向也暗示了它們是從這顆恒星表面的不同活躍區域内爆發出來的。

利用凱克望遠鏡的光譜儀,韓福瑞以及她的研究小組獲得更多有關恒星噴發物的形狀、運動以及來源的資訊。由光譜計算得的視線速率顯示,這些弧狀以及類繩結的結構正相對于恒星一直在膨脹。藉由哈柏望遠鏡所獲得的影像,韓福瑞小組測量到噴出物橫跨視線方向的運動狀态。

他們發現了有無數個弧狀、環圈狀以及類繩結狀的物質正以不同的速度以及方向移動,證實了這些噴射物質是分别在不同的時間且在恒星上不同的地點産生。

天文學家同時也使用觀測儀器去推測噴射物質産生的時間,結果顯示最外圍的噴射物質約是在一千年多前噴出,然而在離恒星較近之處的一個類繩結狀物質,是在50年前才噴發出來的。

這些外流氣體-弧狀以及類繩結狀的物質-很有可能是從大犬星VY表面的大型恒星黑子或是熱對流胞放射出來。這些現象與太陽黑子以及日珥受太陽的磁場影響的情形類似,不過這是在一個極度巨大的規模中發生的。且經過測量後得知,大犬座VY的噴射物質内的磁場強度跟太陽的磁場表面相當。這個現象顯示這些超巨星的磁場能夠提供噴射物質所須的能量。天文學家依據測量結果,描繪出相對于藏在裡面的恒星,外面噴射物的速率以及方向。這再與塵埃分布的影像結合後,便可以決定大犬座VY的弧狀以及類繩結狀物質的位置,于是勾勒出整個恒星和其噴射物的3D景象。

“透過這些觀測,我們可能已經獲知了一個巨大恒星在其生命樂譜中的一小節,”韓福爾說,“亮度極高的紅超巨星都很有可能會在最後曆經高質量的損失,就如同大犬座VY在其演化末期時所發生的情況一樣。”

一個典型的紅超巨星通常持續50萬年左右的光景。紅超巨星是當一個質量大的恒星在演化末期,燒燼在核心中的氫氣,因此造成核心在重力塌縮時,外層反而會膨脹轉變而成。最後這顆恒星将膨脹達100倍大,并且開始以極高的速率流失本身的物質。由此推斷大犬座VY已經流失太陽90倍的質量了,且在最後将會爆炸而成為超超新星。

最新發現

2017年最新觀測一顆特超巨星 其半徑是太陽1500倍

據美國宇航局網站報道,目前,哈勃太空望遠鏡最新拍攝一個年輕超級星團——“維斯特盧1”,它距離地球15000光年,該星團中包含迄今觀測最大的恒星之一。

通常情況下,恒星是以它們的光譜類型、表面溫度和光度進行分類,然而天文學家研究分類該星團内部的恒星,發現“維斯特盧1”星團存在着一顆特超巨星。它最初被命名為“維斯特盧1-26”,它是一顆紅超巨星,半徑是太陽的1500倍。

如果維斯特盧1-26恒星位于太陽系,它将延伸至木星軌道位置,天文學家認為,“維斯特盧1”星團中多數恒星具有相同的爆發活躍性,意味着它們具有類似的年齡和成分。從天文學角度來看,該星團較為年輕,形成大約300萬年時間,而太陽形成已有46億年曆史。

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