約50億年后,我們的太陽將演化成一顆紅巨星,巨大到將金星也并入囊中。當太陽的能量近乎消耗殆盡時,它的核心將無法逃脫塌縮的命運,而外面的氣體殼層將被強大的恒星風剝離,當紅巨星大部分的氣體都被吹散后,其中心裸露的炙熱核心輻射出強烈的紫外光子,電離這些逃逸的氣體。這些吸收紫外線之后的氣體釋放出朦朧的光圈,環(huán)繞中央的恒星,在光學波段上呈現(xiàn)明亮的彩色行星狀星云(Planetary Nebula; PN)。相比于像現(xiàn)在的太陽這樣穩(wěn)定發(fā)光發(fā)熱的主序階段能持續(xù)上百億年,PN階段卻相當短暫,僅能持續(xù)數(shù)萬年到數(shù)十萬年。
在行星狀星云的形成早期,一般由于距離、亮度等原因,人們難以在光學波段直接看到,但是可借助在射電等其它波段的觀測進行研究。
18 cm(頻率對應1612兆赫茲、1665兆赫茲、1667兆赫茲和1720兆赫茲)OH脈澤一般在恒星形成區(qū)和紅巨星階段之前的漸近紅巨星(AGB)階段出現(xiàn),而在PN階段,OH脈澤卻非常罕見。目前在已知的約3000個行星狀星云中,僅6個有OH脈澤的發(fā)射。且在這6個行星狀星云中,只有一個行星狀星云(K3-35)具有1720 MHz OH脈澤。因為1720 MHz OH脈澤是由碰撞激發(fā)的,所以一般1720 MHz OH脈澤的存在預示著激波的存在。
近日,在澳洲科廷大學聯(lián)合培養(yǎng)(CSC獎學金資助)的中國科學院上海天文臺博士研究生喬;ㄔ诤献鲗烝ndrew Walsh和上海天文臺研究員沈志強的共同指導下,利用ATCA(Australia Telescope Compact Array)觀測到第一個顯示1720兆赫茲OH脈澤最強的行星狀星云IRAS 16333−4807,它是迄今觀測到的第七個顯示OH脈澤發(fā)射的行星狀星云,同時具有1612、1667和1720兆赫茲的OH脈澤,其中1720兆赫茲OH脈澤最強。
“由于初次觀測時,1667 MHz OH脈澤附近的數(shù)據(jù)有問題,時隔一年半,我們再次觀測了這個源。”文章的第一作者喬;ń榻B,“意料之外的事情出現(xiàn)了,1612 MHz和1667 MHz OH脈澤沒有變化,但是1720 MHz OH脈澤的光譜發(fā)生了變化。有些脈澤成分消失,有些脈澤成分變強。除此之外,最重要的是,我們發(fā)現(xiàn)了1720 MHz OH脈澤具有非常明顯的塞曼分裂,這可以用來推測該天體周圍的磁場環(huán)境。”目前,該工作已發(fā)表于2016年的《天體物理學報》(Astrophysical Journal)。
為什么要深入研究這個源呢?喬;ū硎,具有OH脈澤的行星狀星云非常稀有,而具有1720兆赫茲OH脈澤的行星狀星云更加稀有,其中1720兆赫茲OH脈澤最強的行星狀星云更是稀有,這個源滿足所有這些條件,所以它非常有趣。
“通過1720兆赫茲OH脈澤推測的磁場強度和分布,我們認為1720兆赫茲OH脈澤示蹤了在該行星狀星云形成時短期存在的赤道噴出物的磁場環(huán)境。”喬;ㄕf。
“除此之外,由于該行星狀星云也具有22京赫茲水脈澤,我們認為OH脈澤和水脈澤的同時存在,預示著這個行星狀星云還處在較為年輕的階段。”沈志強說,“所以,對這類源的研究對了解行星狀星云的早期演化具有關鍵性作用。”
喬;ㄟ表示,這個源是在一個南天銀河系平面18 cm OH脈澤巡天的試驗性天區(qū)中發(fā)現(xiàn)的,該巡天覆蓋銀緯正負2度之內(nèi),銀經(jīng)從8度(經(jīng)過銀心0度)到332度,一共約160平方度的天區(qū),試驗性區(qū)域的文章正在準備之中,預期將會展示更多有趣的結果。
2013年10月和2015年5月觀測的該源(IRAS 16333-4807)在1612、1667和1720兆赫茲OH脈澤譜線,陰影部分是譜線發(fā)射通道,X軸是速度,Y軸是流量。