演化的双星系统：从一个巨大的恒星熔炉中解开尘埃余烬的螺旋流

　　在包括斯巴鲁望远镜在内的世界上最大的天文台进行了近二十年的中红外成像后，一组天文学家能够捕捉到从巨大且进化的双星系统Wolf-Rayet （WR） 112中新形成的尘埃流的螺旋运动。从宇宙早期的历史来看，大规模的双星系统以及超新星爆炸被认为是宇宙中灰尘的来源，但是灰尘产生的过程和喷出的灰尘量仍然是悬而未决的问题。WR 112是一个双星系统，由一颗处于恒星演化晚期失去大量质量的大质量恒星和另一颗处于主序列的大质量恒星组成。尘埃预计将在这两颗恒星的恒星风碰撞的区域形成。这项研究揭示了系统中灰尘外流的运动，并确定WR 112是一个高效的灰尘工厂，每年产生整个地球的灰尘。

　　尘埃的形成，通常见于质量类似太阳的冷恒星的温和流出，在大质量恒星及其猛烈风周围的极端环境中有些不同寻常。然而，当双星中两颗大质量恒星的快速风相互作用时，有趣的事情就会发生。

　　合著者安东尼·莫法特（蒙特利尔大学）说:“当两种风碰撞时，所有的地狱都会爆发，包括大量的震惊气体X射线的释放，但也（乍一看令人惊讶）在其中一颗恒星演化为氦燃烧的双星中产生了大量的碳基气溶胶尘埃粒子，这在它们的风中产生了40％的碳。”这个尘埃的形成过程正是WR 112中正在发生的。

　　这种二元尘埃形成现象已经在其他系统中被揭示，如WR 104，由合著者彼得·图特希尔（悉尼大学）提出。特别是WR 104，揭示了一条优雅的尘埃轨迹，类似于追踪中央双星系统轨道运动的“风车”。

　　然而，WR 112周围的尘埃星云远比简单的风车状图案复杂。几十年的多波长观测对WR 112的尘埃外流和轨道运动给出了相互矛盾的解释。在WR 112上经历了近20年的不确定性之后，2019年10月斯巴鲁望远镜上的COMICS仪器拍摄的图像为这个难题提供了最终的——也是意想不到的答案。

　　“我们在2017年发表了一项关于WR 112的研究，表明尘埃星云根本没有移动，所以我认为我们在COMICS的观察将证实这一点，”主要作者刘威煌（ISAS/JAXA）解释道。“令我惊讶的是，COMCIS的照片显示，自2016年我们拍摄VLT的最后一张照片以来，布满灰尘的外壳肯定已经移动了。这让我非常困惑，以至于在观察结束后我无法入睡——我不停地翻阅图像，直到它最终在我脑海中注册，螺旋看起来像是在向我们翻滚。”