1980年代,天文学家用IRAS卫星(红外天文卫星)扫描银河系中心区域时,发现人马座方向有一个异常明亮的红外源(编号IRAS -2842)——它的红外亮度比预期高10倍,说明周围有大量尘埃加热(尘埃吸收恒星的紫外光,再以红外光释放)。
天文学家最初猜测,这可能是一颗红超巨星(比如参宿四),但后续的光学观测推翻了这个结论:它的视星等(Apparent Magnitude)约为13等(比肉眼可见的最暗星亮100倍),但颜色极蓝(B-V色指数约-0.3,比织女星还蓝),说明它的表面温度极高——不可能是红超巨星(红超巨星温度约3000开尔文,颜色红)。
2. 哈勃的“光谱确认”:O型星的“身份证”
1990年,哈勃空间望远镜(HST)的暗天体摄谱仪(FOS)对准了这个红外源,获取了它的光学光谱——结果震惊了天文界:光谱中出现了强电离氦线(HeⅡ λ468.6纳米)和电离碳线(CⅣ λ154.8纳米),这是O型星的“典型签名”!
进一步分析显示,这颗恒星的绝对星等(Absolute Magnitude)约为-10.5(太阳的绝对星等是4.83)——亮度是太阳的160万倍!天文学家将其命名为手枪星(Pistol Star),因为它的红外辐射在图像中呈现“手枪”形状(后来哈勃的可见光图像证实,周围的星云确实像一把手枪)。
3. 命名背后的“星云密码”:手枪星云的“诞生”
手枪星的“手枪”之名,来自它周围的同名星云(Pistol Nebula)。1993年,天文学家用斯皮策空间望远镜(Spitzer)的红外相机拍摄到:星云呈“双瓣结构”,总长度约1光年,亮度主要来自手枪星的紫外辐射加热尘埃(尘埃发出红外光)。
更有趣的是,星云的“枪口”方向正对着银河系中心(人马座A*,超大质量黑洞),仿佛在“瞄准”宇宙的核心——这是巧合吗?还是手枪星的星风被银河系中心的引力“引导”?至今仍是未解之谜。
三、解码手枪星的“身体密码”:物理性质的“极端档案”
手枪星的每一个物理参数,都刷新了人类对O型星的认知。
1. 质量:20-30倍太阳质量——“宇宙举重冠军”
通过星风质量损失率(Mass Loss Rate)计算,手枪星的质量损失约为每年10??倍太阳质量(即每100万年损失1倍太阳质量)。结合它的演化阶段(约200万年),天文学家推断它的初始质量约为20-30倍太阳质量——这是O型星的“中等体型”,但已经足够“暴力”。
2. 温度:4万开尔文——“宇宙蓝焰”
手枪星的表面温度高达4万开尔文,比太阳(5778开尔文)热7倍。这么高的温度,让它的黑体辐射峰值在紫外光(波长约72纳米),所以它的“颜色”是人类肉眼无法直接看到的——我们看到的“蓝色”,其实是它在可见光波段的“余辉”。
3. 亮度:160万倍太阳——“银河系的探照灯”
手枪星的绝对星等是-10.5,意味着如果把它放在太阳的位置,它的亮度会让地球变成“焦土”——表面温度高达1万开尔文,海洋会瞬间蒸发,大气层会被剥离。
4. 星风:2000公里/秒——“宇宙物质喷射机”
O型星的星风是它们“暴力美学”的核心。手枪星的星风速度高达2000公里/秒(太阳星风仅400公里/秒),质量损失率约为每年5×10??倍太阳质量(比太阳快1000倍)。
星风的形成机制,是辐射压强(Radiation Pressure)与气体压力的平衡:
手枪星的紫外辐射极强,光子与大气层中的原子碰撞,产生辐射压强;
当辐射压强超过气体压力时,大气层会被“吹”出去,形成星风;
此外,手枪星的快速自转(周期约10天)会加剧星风——自转产生的离心力,让大气层物质更容易被抛射出去。
这些被抛射的物质,最终形成了手枪星云——一个由气体(氢、氦)和尘埃(硅酸盐、碳颗粒)组成的“宇宙雕塑”。
四、手枪星云:星风雕刻的“宇宙艺术品”——从气体到星云的蜕变
手枪星云是手枪星“暴力”的“视觉证据”,也是天文学家研究星风-星际介质相互作用的“实验室”。
1. 星云的结构:双瓣与尘埃环——“宇宙的呼吸”
哈勃空间望远镜的高级巡天相机(ACS)拍摄的手枪星云图像,显示它有两个明显的瓣状结构(Lobes),中间夹着一个尘埃环:
东瓣:延伸约0.5光年,主要由氢电离气体组成,发出红色的Hα发射线(波长656.3纳米);
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