天文学家创造了第一个完整的Eta Carinae星云3D模型

3-D全息星云模型的动画。图像

天文学家利用欧洲南方天文台的超大望远镜及其X-Shooter光谱仪提供的新数据，创建了第一个Eta Carinae星云的完整3D模型。

在19世纪中叶，巨大的双星系统Eta Carinae发生了一次喷发，喷出的质量至少是太阳质量的10倍，并使其成为天空中第二亮的恒星。现在，一组天文学家已经使用大量新的观测结果，为由这次爆发产生的膨胀云创建了第一个高分辨率3-D模型。

“我们的模型表明，巨大的气体和尘埃壳比通常的假设具有更复杂的起源，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心研究员，研究团队成员托马斯·马杜拉（Thomas Madura）说。 。“我们首次看到证据表明，中央双星中恒星之间的强烈相互作用在雕刻我们今天看到的星云方面发挥了重要作用。”

美国宇航局戈达德天体物理学家泰德·古尔（Ted Gull）和汤姆·马杜拉（Tom Madura）讨论了埃塔·卡里纳（Eta Carinae）以及他们的新模型Homunculus Nebula，这是一颗在19世纪中叶喷发期间喷出的气体和尘埃的壳。图像

Eta Carinae距Carina南部星座约有7,500光年，是天文学家可以详细研究的最大的双星系统之一。较小的恒星大约是太阳质量的30倍，并且可能比发光量大一百万倍。初级恒星包含约90个太阳质量，并发出500万倍的太阳能量输出。两位恒星注定要在壮观的超新星爆炸中终结自己的生命。

在1838年至1845年之间，Eta Carinae经历了一段不同寻常的变化，在此期间它短暂地超越了Canopus（通常是第二亮的恒星）。这是天文学家称之为“大爆发”的一部分，其中的气态壳被至少发射了太阳质量的10倍至40倍，被射入了太空。这种物质形成了一个双叶充满尘埃的云，称为Homunculus星云，现在大约一光年，并且继续以超过130万英里/小时（210万公里/小时）的速度扩展。

一种新的模态星云模型揭示了其分子氢发射中的突起，沟槽，孔洞和不规则性。这些突起出现在可见光（插图）中在星云中心看到的尘埃裙附近​​，但在本研究中未发现，因此它们构成了不同的结构。图像

该小组在2012年3月的两个晚上使用了欧洲南方天文台的超大型望远镜及其X-Shooter光谱仪，对横跨整个星云的92条独立测绘带的近红外，可见光和紫外波长进行了成像，从而形成了迄今为止最完整的光谱图。研究人员已经利用这些数据提供的空间和速度信息来创建第一个高分辨率，全3D模型的Homunculus星云模型。新模型不包含先前研究中发现的有关云对称性的任何假设。

现在仅由分子氢气发出的单条近红外光发射线开发了该形状模型，该模型现已由《皇家天文学会月刊》发表。2.12微米特有的光的波长会根据膨胀气体的速度和方向而稍微改变波长，从而使研究小组甚至能够探测到远离尘埃覆盖的Homunculus尘埃遮盖的部分。

“我们的下一步是使用我与加拿大卡尔加里大学的Nico Koning合作开发的3-D建模软件来处理所有这些问题。该程序简称为“形状”，它以一种可以直接与观测结果进行比较的方式来分析和模拟星云的三维运动和结构，美国国家太空总署恩塞纳达校区的天体物理学家沃尔夫冈·斯特芬（Wolfgang Steffen）说。墨西哥自治大学。

新的形状模型证实了先前研究确定的几个特征，包括位于每个叶瓣末端的明显孔洞，以及从星云中心附近可见光中可见的尘埃裙边没有任何扩展的分子氢发射。新功能包括从尘埃裙附近​​的每个瓣发出的奇怪的臂状突起；沿着每个瓣弯曲的深而深的trench沟；和不规则的花盆，背离地球的一面。

“我们打算在这项研究中回答的问题之一是，单子是否包含恒星的双星性质的任何烙印，因为先前为解释其形状所做的努力已假设两个裂片在其长轴上或多或少是相同且对称的， ”小组成员瑞士日内瓦大学的天文学家Jose Groh解释说。“这些新功能强烈表明，埃塔·卡里纳（Eta Carinae）的恒星之间的相互作用有助于塑造小孔。

每5.5年，当它们的轨道将它们带到最接近的轨道（称为天体星）时，Eta Carinae的巨大而灿烂的恒星仅与火星和太阳之间的平均距离相距甚远。两颗恒星都有强大的气体流出，称为恒星风，这种恒流不断相互作用，但在星云爆发期间表现得最为明显，这时较小恒星的较快风将一条隧道穿过同伴的密集风。该腔的张开角与沟槽的长度（130度）和臂状突起之间的角度（110度）紧密匹配，这表明小孔可能会继续在周围的时间中由周围的天体相互作用给人留下深刻的印象。大爆发。

一旦研究人员开发了他们的Homunculus模型，他们就将事情往前走了一步。他们将其转换为3-D打印机可以使用的格式，并使文件与已发布的纸张一起可用。

戈达德天体物理学家西奥多·古尔（Theodore Gull）说：“现在，任何有权使用3-D打印机的人都可以生产自己的版本，这种令人难以置信的物体。”“尽管3D打印的模型将为对天文学感兴趣的任何人提供出色的可视化工具，但我认为它们对盲人特别有价值，他们现在将能够比较浮雕的天文图像与科学准确地表示真实物体。 ”

出版物：W. Steffen等人，“ Eta Carinae Homunculus的三维结构”，MNRAS，2014，442（4）：3316-3328；土井：10.1093 / mnras / stu1088

图片：美国宇航局戈达德的概念图像实验室；美国宇航局戈达德（插图：NASA，ESA，哈勃SM4 ERO小组）