摘要: 中國科學(xué)院紫金山天文臺博士龔龑等通過國際合作學(xué)習(xí)證實(shí)在富碳星IRC+10216的拱星包層中探測到SiS(1-0)脈澤。該學(xué)習(xí)成果近日以SiS in the circumstellar envelope of IRC +10216: maser and quasi-thermal emissi ...
中國科學(xué)院紫金山天文臺博士龔龑等通過國際合作學(xué)習(xí)證實(shí)在富碳星IRC+10216的拱星包層中探測到SiS(1-0)脈澤。該學(xué)習(xí)成果近日以SiS in the circumstellar envelope of IRC +10216: maser and quasi-thermal emission（IRC +10216拱星包層中的硫化硅：脈澤和準(zhǔn)熱輻射）為題發(fā)表在天體物理學(xué)雜志上（The Astrophysical Journal， Volume 843， Number 1)。 中低質(zhì)量恒星演化至其生命周期晚年的主序后星時(shí)，會通過星風(fēng)拋出大量的氣體和塵埃，形成一個致密的拱星包層。根據(jù)碳氧元素豐度比[C/O]，可以將主序后星分為富碳星([C/O]1)和富氧星([C/O]1)。由于物理化學(xué)環(huán)境的不同，它們的拱星包層中會形成不同的脈澤（即微波波段的激光），脈澤是主序后星拱星包層物理?xiàng)l件的強(qiáng)有力探針。在富氧星的拱星包層中脈澤較為常見，如已在許多富氧星的拱星包層中發(fā)現(xiàn)羥基(OH)、氧化硅(SiO)、水(H2O)等脈澤，然而在富碳星的拱星包層中卻鮮有脈澤的探測。 IRC+10216（獅子座CW星）是一顆極其著名的富碳星（見圖1），它距離我們約420光年，在5微米波段是太陽系外最亮的天體，在其拱星包層中已經(jīng)探測到的星際分子超過80種。龔龑等與其德國合作者們于2015年發(fā)表了利用德國Effelsberg 100米射電望遠(yuǎn)鏡對該天體進(jìn)行的1.3厘米波段迄今最為完備的譜線巡測結(jié)果（Gong et al. 2015， AA 574， A56）。因此，IRC+10216是學(xué)習(xí)分子譜線的最重要目標(biāo)之一，也是搜尋和學(xué)習(xí)富碳星拱星包層中脈澤的理想候選體。 硫化硅（SiS）分子是富碳星拱星包層中豐度最高的含硅分子。30多年前，天文學(xué)家們在IRC+10216拱星包層的單天線SiS (1-0)轉(zhuǎn)動譜線輪廓中發(fā)現(xiàn)一個非常窄的發(fā)射成分，推測可能是脈澤。然而，分析得到的譜線亮溫度僅為幾K，這與脈澤放大機(jī)制會產(chǎn)生非常高亮溫度的理論預(yù)期不相符。當(dāng)然，這可能是由于當(dāng)時(shí)觀測使用的望遠(yuǎn)鏡角分辨率過低導(dǎo)致的，因?yàn)槊}澤通常都是點(diǎn)源。龔龑等與德國馬普射電天文所（MPIfR）和美國國立射電天文臺（NRAO）以及加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）學(xué)習(xí)人員合作，利用澳大利亞望遠(yuǎn)鏡致密陣列ATCA對其進(jìn)行了高角分辨率的SiS (1-0)觀測，譜線輪廓呈現(xiàn)典型的脈澤特征，譜線亮溫度則高達(dá)至少3850 K （見圖2），遠(yuǎn)高于拱星包層最內(nèi)部的溫度（約2000 K），甚至高于恒星的有效溫度（約2800 K）。如此高的亮溫度只能通過脈澤放大機(jī)制來解釋，從而首次確鑿證實(shí)了在該富碳星拱星包層中探測到SiS (1-0)脈澤。對該脈澤成分的單天線監(jiān)測結(jié)果也呈現(xiàn)出脈澤所特有的時(shí)變特征。進(jìn)一步的學(xué)習(xí)表明觀測到的SiS脈澤是非飽和的，來自近乎完全加速的殼層，該脈澤的主要泵浦源很可能來自中心星及其鄰近塵埃的紅外輻射。在Effelsberg 100米望遠(yuǎn)鏡對其他十幾個富碳星拱星包層的搜尋觀測中，均未發(fā)現(xiàn)任何與IRC+10216類似的SiS (1-0)脈澤特征譜線。因此，IRC+10216是迄今為止唯一一個探測到SiS (1-0)脈澤的富碳星。 該項(xiàng)學(xué)習(xí)得到國家自然科學(xué)基金委和中科院中歐聯(lián)合培養(yǎng)博士生計(jì)劃的支持。 論文信息： 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. 論文鏈接：1 2
圖1：背景是富碳星IRC +10216的光學(xué)圖像，取自Leao et al. (2006)。左上圓圈內(nèi)是硫化硅分子的示意圖，黃色為硫原子，紫色為硅原子。
