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1540倍太阳半径缩水至800倍!麦哲伦星系恒星突发剧变

位于银河系卫星星系大麦哲伦星系中的 WH G64,曾被称为银河系外最大恒星之一的红超巨星。这颗距离地球 16 万光年的天

位于银河系卫星星系大麦哲伦星系中的 WH G64,曾被称为银河系外最大恒星之一的红超巨星。这颗距离地球 16 万光年的天体,巅峰时期半径可达太阳的 1540 倍。

如果将它放在太阳系中心,它的体积足以直接吞没木星。不过这只是它的曾经 —— 这颗红超巨星已经发生了剧烈缩水,研究团队将这一变化发表在了 2026 年 2 月 23 日的《自然・天文学》期刊上。

红超巨星是初始质量大于 8 倍太阳质量的大质量恒星在生命末期体积膨胀后形成的超巨星,其特点是体积庞大、表面温度极低。质量小于 8 倍太阳的恒星,比如太阳,最终只能演化为红巨星,无法成为红超巨星。

WH G64 的初始质量约为太阳的 40 倍,在成为红超巨星后,它持续向外抛射物质,目前周围已经形成了质量约 3 至 9 倍太阳质量的抛射环。这种明亮且易于观测的特征,让 WH G64 成为天文学家研究大质量恒星末期演化的最佳样本。

长期观测显示,WH G64 存在一个约 850 天的半规律亮度变化周期,如同呼吸灯一般明暗交替,光谱也始终属于典型的 M6 型红超巨星,表面温度维持在 3200K 左右。这种亮度变化源于周围尘埃遮挡,恒星本身的状态并未出现大幅波动。

但 2013 年中到 2014 年中的 12 个月里,WH G64 的表现出现颠覆性异常。最直观的变化是亮度提升:可见光波段亮度直接上升了两个星等,约为之前的 6 倍多。

但奇怪的是,近红外波段的亮度几乎没有变化,光度反而突变了 1.8 个星等。恒星表面温度也升高了 1000K 以上。

光谱的改变更为显著。2007 年的光谱中充满了二氧化碳分子的稀疏吸收线,这是红超巨星的标志性特征 —— 由于表面温度较低,这类分子可以稳定存在于大气中。

但在 2016 年和 2021 年的观测中,这些低温特征的稀疏吸收线彻底消失,取而代之的是大量发射线和禁线特征。禁线仅在稀薄星云中出现,这一现象预示着恒星体积已经缩小,稠密大气的光谱被周边稀薄星云的特征取代。

随着温度升高、体积缩小,光谱特征也随之改变,天文学家一度将其归类为 B 型星,与此前的红超巨星完全不同。

后续通过近红外光谱的比对,天文学家最终确认,WH G64 的光谱特征已经完全匹配黄特超巨星,半径也从 1540 倍太阳半径缩水至约 800 倍太阳半径,完成了从红超巨星到黄特超巨星的极端演化。

这也是人类首次通过光学波段完整观测到红超巨星发生如此级别的转变。研究团队进一步破解了这颗恒星的核心秘密:WH G64 并非单星,而是一个极其罕见的大质量共生双星系统,这场剧烈演化大概率由两颗恒星的相互作用驱动。

目前团队提出了两种符合观测结果的解释。第一种也是最被看好的共包层演化理论:两颗恒星距离极近,主星膨胀的外层大气直接将伴星包裹,形成共同的大气包层。

伴星在包层内旋转摩擦产生巨大能量,将主星的外层大气全部抛射出去,露出内部温度更高的恒星结构,最终让红超巨星转变为温度更高、体积更小的黄特超巨星。

第二种解释则认为,WH G64 本就是一颗黄特超巨星,此前经历了一场持续 30 年的巨型爆发,喷发出的巨量物质将自身严实地包裹起来,让人类误以为它是低温红超巨星。

2014 年的变化则是爆发结束,周围尘埃消散,露出了黄特超巨星的本来面目,回归平静状态。无论哪种解释成立,这项研究的科学价值都远超恒星本身的状态转变。

长久以来,天文学家一直有一个困惑:按理论,红超巨星的结局往往是以超新星爆发结束生命,但多年来能确认的大质量红超巨星超新星前身星少之又少。

对此学界有多种猜测,有人认为大质量红超巨星会直接坍缩成黑洞,没有超新星爆发阶段;也有人认为现有观测存在偏差,错过了相关天体。

而 WH G64 的演化给出了直观答案:那些最亮的红超巨星,在成为超新星前,会通过剧烈的质量损失提前转变为黄特超巨星,跳出了红超巨星的筛选范围,这也是人类迟迟难以找到红超巨星超新星前身星的重要原因。

更值得关注的是,2025 年的最新观测数据显示,WH G64 的光学特征中再次出现了此前红超巨星的迹象,说明它的演化仍在动态进行中,人类目前看到的只是其生命最后阶段的一个小插曲。这种变化是否是超新星爆发的前兆?

目前还无法百分百确定。这一观测为人类研究大质量恒星晚期演化提供了全新样本,其后续变化仍值得持续追踪。