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作者:龚龑等 来源:《天体物理学杂志》 发布时间:2017/7/10 15:39:35
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中科院紫金山天文台证实在富碳星拱星包层中探测到硫化硅脉泽

 

明升官网明升体育app院紫金山天文台博士龚龑等通过国际合作研究证实在富碳星IRC+10216的拱星包层中探测到SiS(1-0)脉泽。该研究成果近日以SiS in the circumstellar envelope of IRC +10216: maser and quasi-thermal emission(《IRC +10216拱星包层中的硫化硅:脉泽和准热辐射》)为题发表在《天体物理学杂志》上(The Astrophysical Journal, Volume 843, Number 1)。
 
中低质量恒星演化至其明升m88周期晚年的主序后星时,会通过星风抛出大量的气体和尘埃,形成一个致密的拱星包层。根据碳氧元素丰度比[C/O],可以将主序后星分为富碳星([C/O]>1)和富氧星([C/O]<1)。由于物理明升手机环境的不同,它们的拱星包层中会形成不同的脉泽(即微波波段的激光),脉泽是主序后星拱星包层物理条件的强有力探针。在富氧星的拱星包层中脉泽较为常见,如已在许多富氧星的拱星包层中发现羟基(OH)、氧化硅(SiO)、水(H2O)等脉泽,然而在富碳星的拱星包层中却鲜有脉泽的探测。
 
IRC+10216(狮子座CW星)是一颗极其著名的富碳星(见图1),它距离我们约420光年,在5微米波段是太阳系外最亮的天体,在其拱星包层中已经探测到的星际分子超过80种。龚龑等与其德国合作者们于2015年发表了利用德国Effelsberg 100米射电望远镜对该天体进行的1.3厘米波段迄今最为完备的谱线巡测结果(Gong et al. 2015, A&A 574, A56)。因此,IRC+10216是研究分子谱线的最重要目标之一,也是搜寻和研究富碳星拱星包层中脉泽的理想候选体。
 
硫化硅(SiS)分子是富碳星拱星包层中丰度最高的含硅分子。30多年前,天文学家们在IRC+10216拱星包层的单天线SiS (1-0)转动谱线轮廓中发现一个非常窄的发射成分,推测可能是脉泽。然而,分析得到的谱线亮温度仅为几K,这与脉泽放大机制会产生非常高亮温度的理论预期不相符。当然,这可能是由于当时观测使用的望远镜角分辨率过低导致的,因为脉泽通常都是点源。龚龑等与德国马普射电天文所(MPIfR)和美国国立射电天文台(NRAO)以及加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员合作,利用澳大利亚望远镜致密阵列ATCA对其进行了高角分辨率的SiS (1-0)观测,谱线轮廓呈现典型的脉泽特征,谱线亮温度则高达至少3850 K (见图2),远高于拱星包层最内部的温度(约2000 K),甚至高于恒星的有效温度(约2800 K)。如此高的亮温度只能通过脉泽放大机制来解释,从而首次确凿证实了在该富碳星拱星包层中探测到SiS (1-0)脉泽。对该脉泽成分的单天线监测结果也呈现出脉泽所特有的时变特征。进一步的研究表明观测到的SiS脉泽是非饱和的,来自近乎完全加速的壳层,该脉泽的主要泵浦源很可能来自中心星及其邻近尘埃的红外辐射。在Effelsberg 100米望远镜对其他十几个富碳星拱星包层的搜寻观测中,均未发现任何与IRC+10216类似的SiS (1-0)脉泽特征谱线。因此,IRC+10216是迄今为止唯一一个探测到SiS (1-0)脉泽的富碳星。
 
该项研究得到国家自然明升体育app基金委和中科院中欧联合培养博士生计划的支持。(来源:中科院紫金山天文台)
 
论文信息:
 
1. Gong et al. 2017: SiS in the circumstellar envelope of IRC +10216: maser and quasi-thermal emission. The Astrophysical Journal 843, 1, DOI: 10.3847/1538-4357/aa7853.
 
2. Gong et al. 2015: A 1.3 cm line survey toward IRC+10216. Astronomy & Astrophysics 574, A56, DOI: 10.1051/0004-6361/201424819.
 
论文链接:
 
 
图1:背景是富碳星IRC +10216的光学图像,取自Leao et al. (2006)。左上圆圈内是硫化硅分子的示意图,黄色为硫原子,紫色为硅原子。
 
 
图2:(a)澳大利亚望远镜致密阵(ATCA)观测到的SiS (1-0)脉泽分布。(b)脉泽峰值处的谱线轮廓。
 

 

 
 
 
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