从巨大的从巨二进制恒星伪造中解开螺旋状的尘土余烬流

利用包括斯巴鲁望远镜在内的世界上最大的观测站近二十年的中红外(IR)成像，一组天文学家能够捕获来自大规模和演化的进制烬流双星系统Wolf- Rayet(WR)112.大质量双星系统以及超新星爆炸从其早期历史就被视为宇宙中的尘埃来源，但是恒星尘埃的产生过程和喷出的尘埃数量仍然是未解决的问题。WR 112是伪造一个双星系统，由恒星演化后期的中解一颗大质量恒星组成，失去了大量质量，开螺而在主序中又有一颗大质量恒星组成。旋状预计在这两颗恒星的土余恒星风碰撞的区域会形成粉尘。

尘埃的从巨形成通常出现在像太阳一样质量的冷恒星的温和流出中，在大质量恒星及其猛烈风周围的大的的尘极端环境中有些不同寻常。但是进制烬流，当两个大质量恒星的恒星双星快速风相互作用时，会发生有趣的伪造事情。

“当两风碰撞时，中解所有的地狱都会破裂，包括释放出大量的冲击气体X射线，而且(乍一看令人惊讶)在那些二进制文件中产生了大量的碳基气溶胶尘粒。其中的恒星已经演化为He-burning，在风中会产生40%的C。”合著者Anthony Moffat(蒙特利尔大学)说。该粉尘形成过程正是WR 112中发生的情况。(注1)

共同作者Peter Tuthill(悉尼大学)已在其他系统(例如WR 104)中揭示了这种二元粉尘形成现象。特别是WR 104，它散发着优雅的尘埃痕迹，类似于“风车”，可以追踪双星系统的轨道运动(请参见www.physics.usyd.edu.au/~gekko…inwheel / movie_11.gif)

但是，WR 112周围的尘埃星云远比简单的风车模式复杂。数十年的多波长观测结果对WR 112的尘埃流出和轨道运动提出了相互矛盾的解释。在WR 112进行了近20年的不确定性之后，斯巴鲁望远镜于2019年10月从COMICS仪器拍摄的图像提供了最终的和出乎意料的片段困惑。

主要作者Ryan Lau(ISAS / JAXA)解释说：“我们于2017年在WR 112上发表了一项研究，表明尘埃状星云根本没有移动，所以我认为我们的COMICS观测结果可以证实这一点。” “令我惊讶的是，COMCIS的图像显示，自从我们在2016年使用VLT拍摄最后一张图像以来，尘土飞扬的外壳肯定已经移动了。它使我非常困惑，以至于观察运行后我无法入睡-我一直在浏览这些图像直到它终于在我的脑海中浮现，螺旋状的漩涡似乎正在向我们滚滚。”

Lau与悉尼大学的研究人员合作，包括Peter Tuthill教授和本科的Yiuo Han，他们是建模和解释WR 112等二元系统中尘埃螺旋运动的专家。“我与Peter和他共享了WR 112的图像。伊诺，他们能够产生一个令人惊叹的初步模型，证实了尘土飞扬的螺旋流正在沿着我们的视线朝我们的方向旋转。”

上面的动画显示了研究团队在实际中红外观测结果旁边创建的WR 112模型之间的比较。模型图像的外观与WR 112的真实图像具有显着的一致性。模型和一系列成像观察表明，该尘土飞扬的“边缘”螺旋的旋转周期(以及二元系统的轨道周期) )是20年。

借助WR 112的修改图片，研究团队能够推断出该二元系统正在形成多少灰尘。“螺旋形是重复的模式，因此，由于我们了解形成一个完整的尘埃状螺旋形转弯(约20年)需要花费多少时间，因此我们实际上可以追踪螺旋形中心处双星产生的尘埃的年龄，”他说。刘 他指出，“在螺旋线的中心处有新鲜形成的尘埃，而我们看到的四个螺旋线转弯处的尘埃大约有80年的历史。因此，我们基本上可以沿着尘土飞扬的螺旋线追踪整个人类的生命我们的观察结果中显示出了水流。因此，我实际上可以在图像上指出我出生时形成的灰尘(现在，它位于第一和第二螺旋线之间的某个位置)。”

令他们惊讶的是，研究小组发现WR 112是一家高效的粉尘工厂，每年以3x10 -6太阳质量的速度输出粉尘，这相当于每年产生整个地球的粉尘质量。考虑到WR 112的20年轨道周期，这是不寻常的-在这种类型的WR双星系统中，最有效的粉尘产生器往往比WR 104的220天周期具有短于一年的较短轨道周期。因此，WR 112展示了能够有效形成尘埃的WR二元系统的多样性，并强调了它们作为重要尘埃来源的潜在作用，不仅存在于我们的银河系中，而且还存在于我们自身之外的星系中。

最后，这些结果证明了用MIMIZUKU仪器在即将到来的东京阿塔卡马天文台(TAO)上发现多时期中红外成像的潜力。这项研究的中红外结果尤其利用了世界上最大的天文台，并通过30米级望远镜和即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜为未来十年的天文发现奠定了基础。

(注1)Wolf-Rayet(WR)恒星是非常巨大的恒星，已经失去了富氢包层。这些物体的表面富含重元素，例如内部氦气燃烧过程产生的碳。与通常演化的恒星喷射出的富含氢的物质形成大量粉尘相反，这导致了WR恒星的喷射出，其中包括高含量的碳和其他重元素。

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