在上面这张由哈勃太空望远镜拍摄的图片中 ， 南蟹状星云（Southern Crab Nebula）并不是有四条腿 ， 而是有两个气泡 。 气泡的中心显示了两个带“结”的气体喷流 ， 当它们遇到恒星之间的气体时可能会发光 。 南蟹位于距离地球几千光年的半人马座 ， 似乎发生过两次气体释放事件 。 大约5500年前的一次事件创造了外部的“沙漏” ， 2300年前的一次类似事件创造了内部的一个小得多的沙漏 。
隐藏的同伴
巴里克和弗兰克2002年在《天文学与天体物理学年度评论》（Annual Review of Astronomy and Astrophysics）上发表的一篇文章谈及当时关于这些结构起源的争论 。 一些科学家提出 ， 轴对称源于红巨星的旋转方式或其磁场的表现 ， 但这两种想法都未能通过一些基本的测试 。 随着恒星变大 ， 旋转和磁场都应该变得更弱 ， 但红巨星的质量损失率在它们生命的最后加速 。
另一种说法是 ， 大多数行星状星云不是由一颗恒星形成的 ， 而是由一对恒星形成的——悉尼麦考瑞大学（Macquarie University）的天文学家奥苏拉·德马尔科（Orsola De Marco）将其命名为“双星假说” 。 在这种情况下 ， 第二颗恒星要比红巨星小得多 ， 亮度要低几千倍 ， 可能就像木星离太阳那么远 。 因此它在足够远的距离内破坏这颗红巨星 ， 而不会被吞噬 。 （其他的可能性也存在 ， 比如俯冲接近轨道 ， 在这个轨道上 ， 第二颗恒星每隔几百年就会接近这颗红巨星 ， 从它身上剥落一层壳 。 ）
双星假说很好地解释了一颗垂死恒星变形的第一阶段 。 当伴星将尘埃和气体从主恒星拉离时 ， 它们不会立即被吸入伴星 ， 而是在伴星的轨道面上形成一个旋转的物质盘 ， 称为吸积盘 。 这个吸积盘就仿佛是制陶轮 。 如果圆盘有磁场 ， 它将推动任何带电气体离开圆盘平面 ， 并朝向旋转轴 。 但即使没有磁场 ， 圆盘内的物质也会阻碍轨道平面内气体向外流动 ， 因此气体会呈双叶状结构 ， 以更快的速度向两极流动 。 这正是哈勃望远镜在行星状星云的图像中看到的 。 德马尔科说 ， “当伴星能够很好地解释这种现象时 ， 为什么还要去寻找一个非常复杂的解释呢？”
在左上方的图片中 ， 距离地球2400光年的蛇夫座（Ophiuchus）的双喷星云（Twin Jet Nebula）展示了一个沙漏形状 ， 有两个快速移动的气体喷流向两极 。 这些气体可能是1200年前由中央恒星喷出的 。 在右图中 ， 距离地球3300光年的天龙座（Draco）猫眼星云（Cat's Eye Nebula）展示了11个尘埃同心环 ， 天文学家估计这些尘埃每隔1500年释放一次 。 复杂的内部结构形成的过程仍然是任何人的猜测 。
眼见为实
然而 ， 一些天文学家并不认同无法探测到伴星的观点 。 比利时的天主教鲁汶大学（KU Leuven）的天文学家利安·德信（Leen Decin）写道 ， 就在2020年 ， 一位著名的天体物理学家告诉她 ， “你知道吗 ， 利安 ， 这一切看起来太神奇了 ， 观测结果太迷人了 ， 目前最先进的模型似乎在解释数据方面做得很好 ， 但最终 ， 我们不是应该只相信我们实际看到的吗？”
但在过去的10到15年里 ， 这种趋势稳步逆转 。 新型望远镜已经揭示 ， 一些红巨星在变成行星状星云之前 ， 被螺旋结构和吸积盘包围着——如果有第二颗恒星从红巨星上拉下物质 ， 就会像预期的那样 。 在一些情况下 ， 天文学家甚至可能已经发现了伴星本身 。
德信和她的同事们特别依赖于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜群（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Alma） ， 该阵列于2011年上线 。 阿塔卡马由66个射电望远镜组成 ， 它们一起工作 ， 产生天文物体的图像 。 德信说 ， “如果你想了解动力学和速度 ， 它给了我们很高的空间和光谱分辨率 ， 这是很重要的 。 ”对于科学家绘制恒星风和吸积盘的地图来说 ， 速度是一个重要的问题 。
最后一幕
阿塔卡马在十多颗红巨星周围发现了螺旋状或弧形结构 ， 几乎可以肯定 ， 这是一个迹象 ， 表明物质正在从红巨星脱落 ， 并螺旋向它的伴星旋转 。 这些螺旋与计算机模拟结果非常接近 ， 无法用旧的恒星风模型来解释 。 德信在2020年的《科学》（Science）杂志上报告了最初的发现 ， 并在次年的《天文学和天体物理学年度评论》上进一步阐述了这些发现 。
此外 ， 德信的团队可能已经在阿塔卡马图像中发现了两颗红巨星之前无法探测到的同伴 ， 即p1 Gruis和L2 Puppis 。 为了确定这一点 ， 她需要在一段时间内监测它们 ， 看看新探测到的物体是否在围绕主星运动 。 德信说 ， “如果它们动了 ， 我肯定它们有同伴 。 ”也许这一发现将说服最后一批怀疑者 。
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