研究揭示富含碳元素的恒星的神秘死亡过程：像六环马戏表演一样

V Hya是一颗富含碳元素的渐近巨星支（AGB）恒星，位于长蛇座（Hydra），距离地球约1300光年。超过90%的质量等于或大于太阳的恒星随着核过程所需的燃料被剥离而演变为AGB星。在这些数以百万计的恒星中，V Hya因其迄今为止独特的行为和特征而引起了科学家的特别兴趣，包括大约每8.5年发生一次的极端规模的等离子体爆发，以及存在一颗几乎看不见的伴星，该伴星有助于V Hya的爆炸行为。

美国宇航局（NASA）喷气推进实验室的天文学家、该研究的主要研究员Raghvendra Sahai说：“我们的研究极大地证实了关于AGB星如何死亡的传统模型--通过缓慢、相对稳定、超过10万年的球形风大量喷射燃料--充其量是不完整的，或者在最坏的情况下是不正确的。非常有可能的是，一个近距离的恒星或亚恒星伴星在它们的死亡中发挥了重要作用，而了解双星相互作用的物理学既是整个天体物理学的重要内容，也是其最大的挑战之一。在V Hya的案例中，一个附近的和一个假设的遥远的伴星的结合，至少在某种程度上对其六环的存在，以及导致该恒星奇迹般死亡的高速外流负责。”

加州大学洛杉矶分校的天文学家、这项研究的共同作者Mark Morris补充说：“V Hydra已经陷入了脱落其大气层的过程中--最终是它的大部分质量--这是大多数晚期红巨星的做法。令我们惊讶的是，我们发现在这种情况下，物质是以一系列外流环的形式被排出的。这是第一次也是唯一一次有人看到从一个AGB星体中喷出的气体可以以一系列膨胀的‘烟环’形式流出。”

在大约2100年的时间里，这六个环从V Hya向外扩张，为这颗恒星周围的高密度耀斑和扭曲的盘状结构增加了物质，并推动了它的增长。研究小组将这种结构称为DUDE，即正在进行动态膨胀的圆盘。

Morris说：“恒星演化的最终状态--当恒星经历了从红巨星到最终成为白矮星残骸的过渡--是一个复杂的过程，并没有被很好地理解。发现这一过程可能涉及气体环的喷射，同时产生高速、间歇性的物质喷流，为我们探索恒星如何死亡带来了一个新的、迷人的皱痕。”

Sahai补充说："V Hya处于短暂但关键的过渡阶段，不会持续很长时间，而且很难找到处于这一阶段的恒星，或者说是‘抓住它们的行动’。我们很幸运，能够对V Hya的所有不同的质量损失现象进行成像，以更好地了解垂死的恒星在其生命末期是如何失去质量的。"

除了一整套扩张的星环和一个扭曲的圆盘之外，V Hya的最后一幕还有两个沙漏状的结构--以及一个额外的喷射状结构--正在以超过50万英里/小时（240公里/秒）的高速扩张。大型沙漏结构以前曾在行星状星云中被观测到，包括MyCn 18--也被称为雕刻沙漏星云--一个年轻的发射星云，位于距离地球大约8000光年的苍蝇座；以及更知名的南蟹状星云，一个位于距离地球大约7000光年的半人马座的发射星云。

Sahai说：“我们在1981年首次观察到非常快的外流的存在。然后，在2022年，我们发现了由V Hya高速喷出的紧凑的等离子体块组成的喷射状气流。而现在，我们在V Hya中发现的广角外流将这些点连接起来，揭示了所有这些结构是如何在这个超光速红巨星现在所处的进化阶段中产生的。”

由于这颗恒星周围尘埃的距离和密度，研究V Hya需要一种独特的仪器，它有能力清楚地看到既非常遥远又难以或无法用大多数光学望远镜探测到的物质。研究小组使用了ALMA的第6波段（1.23毫米）和第7波段（0.85毫米）接收器，这些接收器将这颗恒星的多个环和外流显示得非常清晰。

NRAO/ALMA的天文学家和NSF项目官员Joe Pesce说：“发生在低质量恒星晚期阶段的过程，特别是在AGB阶段，长期以来一直吸引着天文学家，并对其进行挑战。ALMA的能力和分辨率最终使我们能够以必要的非凡细节见证这些事件，以提供一些答案，并加强我们对发生在宇宙中大多数恒星上的事件的理解。”

Sahai补充说，将红外线、光学和紫外线数据纳入研究，创造了一幅完整的多波长图像，这可能是银河系中最伟大的“表演”之一，至少对天文学家来说是这样。“每当我们用新的观测能力观测V Hya时，它就越来越像一个马戏团，其特点是有更多令人印象深刻的‘表演’。V Hydrae 以其多环的‘表演’给我们留下了深刻的印象，而且因为我们自己的太阳有一天也可能经历类似的命运，所以它让我们全神贯注。”