沃尔夫·拉叶星

1867年发现的恒星

沃尔夫·拉叶星(Wolf-Rayet star ),符号为WR或W , 是一类温度很高并且有特殊光谱的白色 恒星 ,于1867年被法国天文学家查尔斯· 沃尔夫(Charles Wolf)和 若尔日·拉叶 (Georges Rayet)发现并定义 。

沃尔夫·拉叶星内部具有巨大的湍流,并持续地向太空中抛射大量物质 。它们的质量很大(大于25个太阳质量 ),通常都在进行剧烈的 核聚变 ,且表面温度为30000至200000 开尔文 ,几乎比其他恒星都热。沃尔夫·拉叶星的光变不一,有些光变是随机的,有的呈多 周期性 。它们的光谱显示有氨、氮、钙、硅、氧的宽发射线,但氢的 谱线 很弱或没有。曾任 哈佛大学 天文台台长的 爱德华·皮克林 (Edward Pickering)注意到沃尔夫·拉叶星光谱与 星云 光谱相似,从而得出一些或全部沃尔夫·拉叶星是行星状星云的中心星 。按照光谱特征,一般将沃尔夫·拉叶星分为三类:WN型、WC型和WO型。

银河系 中已编入沃尔夫·拉叶星表的约有500颗。在 本星系群 中,已知 麦哲伦星系 约有150颗,M33有206颗,M31有154颗。也巡查到其他 星系 的数千颗候选 W-R星 ,例如,M101就有1000多颗,并预料在“星爆星系”中WR星普遍存在。肉眼可见的沃尔夫·拉叶星有 天社一 、 Vel和 Mus 。

星核简介

温度与O和B型星(见 恒星光谱 分类)相近的一类特殊星﹐因 法国 学者R.沃尔夫和拉叶于1867年最先发现而得名﹐简称 WR星 或W星。这类星为数不多﹐截至1971年为止﹐在 银河系 中共 发现127颗。在大麦哲伦云中有 58颗﹐小麦哲伦云中有2颗﹐M33中有25颗。

定义

在赫罗图上 沃尔夫 —拉叶星位于光度上边界以内的区域。在大质量 恒星 的 赫罗图 中,存在一个明显的光度上边界,在这个光度上边界以上的区域没有恒星分布,而在光度边界以下的区域才有恒星分布。这个光度上边界在 O型星 范围为最高,随着恒星 有效温度 的降低,这个边界值也下降,进入冷巨星区域后这个边界值维持恒定不变。大质量恒星存在一个光度上边界主要是因为它们会以超星风形式损失质量,使得其光度不会越过光度上边界以上,同时质量的减少也延长了大质量恒星在主序上停留的时间,使得其主序带变宽了。

沃尔夫-拉叶星是 恒星演化 过程中的正常阶段, 发射光谱 中有强和宽阔的WN系列(显示氦和氮的光谱线系)及WC系列(显示氦、碳和氧的光谱线系)。凭着强劲的光谱线,邻近 星系 里的沃尔夫-拉叶星都能够被确认出来。

分布

银河系 内大约有150颗沃尔夫-拉叶星, 大麦哲伦星系 拥有大概100颗﹐而 小麦哲伦星系 只有12颗被确认出来。一些(银河系内约占10%)行星状星云的核心 恒星 都属沃尔夫-拉叶型,虽然它们因抛出气壳而大大减少了质量,但从宽阔的氦、碳和氧的发射光谱线仍然可以辨别出它们是WR型。

发展

沃尔夫-拉叶星有可能进化至一颗塌缩星(Collapsar)的阶段,此种恒星会直接塌缩成黑洞,吞噬附近的物质。这被认为是长期伽马 射线 暴的先兆。

物理分析

沃尔夫·拉叶星有强连续谱和强而宽的中性氦﹑ 电离 氦及各次电离碳﹑氮﹑氧的发射线﹐氢发射线很弱﹐有些发射线的紫端有吸收摺4臃⑸湎叩穆掷?涂矶醛o可知有物质以每秒 1﹐000~2﹐000公里的速度不断从星体流出﹐有时甚至高达每秒3﹐500公里﹐并在星体周围形成运动著的延伸包层(见恒星大气)。在 可见光 波段 ﹐大多数WR型光谱可分为氮序和碳序。氮序光谱中电离氮线占优势﹐记为WN﹔碳序光谱以电离碳和氧线为主﹐记为WC﹔但两序均有强的氦线。有些星兼有氮和碳线﹐记为WN-C。在大气外进行的紫外观测也发现﹐原来被划入WC序的 船帆座 γ星﹐却具有WN序所特有的三次 电离 ?那孔贤 ⑸湎摺U庑┒急 鱓N序和WC序的划分是不严格的。看来﹐这两序光谱的差别﹐不完全是由于C﹑N﹑O的含量不同﹐而和 恒星 大气中的物理条件有关。沃尔夫·拉叶星的分类  根据不同 谱线 特征可分为两类: 以电离氮线为主的 氮序 (记为Wn);以电离碳和氧谱线为主的 碳序 (记为Wc)。该星中央是一个高温的核,常以每秒1000—2000公里的速度不断地向外抛射桌物质,在恒星周围形成一巨大的气壳。因恒星大量物质的损失,其寿命较短,约为10万—100万年,因此是年轻的不稳定星。一些 沃尔夫 —拉叶星是近距 双星 的子星, 伴星 是炽热的巨星。天鹅座V444是著名的沃尔夫—拉叶星,主星为10个太阳质量,伴星为28个太阳质量的 O型星 。

年龄分析

很多 W-R星 与O﹑B型星成协﹐这说明WR星是年轻的 恒星 。另外﹐由谱线强度的测量求得﹐WR星大气中氦-氢含量比超过正常星的几十倍﹐说明大部分氢已转变成氦﹐因此WR星看来已经历了 氢燃烧 阶段﹐进入了 恒星演化 的晚期。这一结论与WR星是年轻星的结论并不矛盾﹐因为从若干包含WR星的 双星 的研究得知﹐WR星的质量约为10个太阳质量。考虑到质量损失﹐这种星的初始质量应在20个太阳质量以上。这种大质量星演化很快﹐质量损失很大,每年丧失质量约为0.00001个 太阳 的质量。其寿命较短,大约在几十万年到几百万年,是年老的不稳定 恒星 。但绝对年龄还是年轻的。

观测记录

沃尔夫·拉叶星(Wolf-Rayet star),符号为WR或W,是一类温度很高并且有特殊光谱的白色恒星,于1867年被 法国 天文学家查尔斯·沃尔夫(Charles Wolf)和 若尔日·拉叶 (Georges Rayet)发现并定义。沃尔夫·拉叶星内部具有巨大的湍流,并持续地向太空中抛射大量物质。它们的质量很大(大于25个太阳质量),通常都在进行剧烈的 核聚变 ,且表面温度为30000至200000 开尔文 ,几乎比其他 恒星 都热。沃尔夫·拉叶星的光变不一,有些光变是随机的,有的呈多周期性。它们的光谱显示有氨、氮、钙、硅、氧的宽发射线,但氢的 谱线 很弱或没有。曾任 哈佛大学 天文台台长的 爱德华·皮克林 (Edward Pickering)注意到沃尔夫·拉叶星光谱与 星云 光谱相似,从而得出一些或全部沃尔夫·拉叶星是行星状星云的中心星。按照光谱特征,一般将沃尔夫·拉叶星分为三类:WN型、WC型和WO型。银河系中已编入沃尔夫·拉叶星表的约有500颗。在 本星系群 中,已知 麦哲伦星系 约有150颗,M33有206颗,M31有154颗。也巡查到其他 星系 的数千颗候选 W-R星 ,例如,M101就有1000多颗,并预料在“星爆星系”中WR星普遍存在。肉眼可见的沃尔夫·拉叶星有 天社一 、Vel和Mus。

近日,国家天文台张伟等人在 LAMOST望远镜 数据中发现了一颗正处于过渡阶段的沃尔夫-拉叶(Wolf-Rayet, WR)星,这颗特殊恒星位于银河系的 旋臂 中。沃尔夫-拉叶星的寿命仅几十万年,数目非常稀少,而处于过渡阶段的时间仅为万年的量级,从而观测到过渡型的沃尔夫-拉叶星更是十分罕见,到目前为止,已发现的处于过渡阶段的沃尔夫-拉叶星仅为20颗左右。

参考资料

  1. 丢掉“外套”也精彩的沃尔夫-拉叶星 人民资讯 2024-01-06
  2. LAMOST发现一颗罕见的沃尔夫-拉叶星 LAMOST发现一颗罕见的沃尔夫-拉叶星 2024-09-04