特超巨星(Hypergiant)是一种极为罕见的 恒星 ,其光度、质量、尺寸和质量流失都非常高,这是因为其极端的恒星风。在约克光谱分类中,特超巨星的光度属于0(数字的零,不是字母O),位于 赫罗图 的最上方。然而,这种分类在文献中或已发表的光谱分类中很少见,除了特定的明确定义的群体,如黄色特 超巨星 、红色超巨星(RSG)或具有 发射光谱 的蓝色B(e)超巨星。更常见的是,特超巨星被归类为Ia-0或Ia+,但红色超巨星很少被分配这些光谱分类。天文学家对这些 恒星 感兴趣,因为它们与理解 恒星演化 ,特别是星际形成、稳定性和预期的 超新星 灭亡有关。
特点
特性
赫罗图光谱型态、棕 矮星 、 白矮星 、 红矮星 、 次矮星 、矮星( 主序星 )次巨星、巨星、亮巨星、 超巨星 、特超巨星 绝对星等 (MV)即使有更精确的定义,特超巨星通常是指一种结构最为松散的大质量恒星。在1956年,天文学家Feast和Thackeray使用超超巨星(super-supergiant)这个名词(之后才改为特超巨星)来描述绝对星等高于MV =-7的 恒星 。在1971年,肯那建议这个名词只应使用在有着明显的H-α发射 谱线 的 超巨星 ,表示这是有着扩张的 恒星大气层 或相对而言有高速率质量流失的恒星。肯那的这个准则在今天仍是科学家最常用的,这意味着特 超巨星 的质量无须比相似的超巨星更大。大部份的大质量恒星都被认为是特超巨星,质量的范围在100-150太阳质量。
特超巨星是非常明亮的恒星,可以达到太阳光度的数百万倍,并且温度范围非常广泛,从3,500K至35,000K。由于内部的不稳定性,几乎所有的特超巨星的光度都会随着时间改变。以 天文学 的尺度来说,因为特超巨星的质量都很大,因此它们的生命期都很短,只有几百万年,相较之下 太阳 有100亿年的寿命。也因为如此,特超巨星就显得很罕见,我们知道的大约只有100颗。
特超巨星不可以和高光度蓝变星混淆,特超巨星是因为它的大小和高质量流失率而分类的,而高光度蓝变星只是大质量的 蓝超巨星 在演化的过程中流失大量的质量。
稳定性
当 恒星 的光度随质量而增加,特超巨星的光度经常非常接近 亚瑟·埃丁顿 极限,简单的说,就是向内的重力压力等于向外的辐射压力的亮度。这意味着特超巨星通过 光球 层的辐射性通量可能足以坚固的支撑起光球层。在爱丁顿极限之上,恒星会产生过量的辐射,使其 散逸层 的部分会被抛出;这将有效的阻止恒星长期的以如此高的光度闪耀。
承载着此种驱动风的一个很好的候选者是 海山二 ( 船底座Ⅹ η),是曾被观测过的质量最大和最亮的恒星之一。估计它的质量是130倍的 太阳 质量,光度是太阳的400万倍,天文物理学推测海山二可能会不定时的超越 亚瑟·埃丁顿 极限。最后一次一系列的爆发可能发生在1840-1860年代,造成的质量损失高于当前对 恒星 风的认识所允许的。
相对于线性驱动的 恒星 风(就是那些驱动恒星吸收光线造成大量窄 谱线 ),连续的驱动不需要金属的元素存在 - 除了氢和氦之外的其他元素,在 光球 层上有这样的谱线。这很重要,因为大部分的大质量恒星都是金属非常贫乏的,这意味着这些工作不会受到 金属量 的影响。有相同谱线的原因是,连续的驱动可能也提供了在大霹雳之后诞生的第一代 恒星质量 上限,它们是完全没有金属的。
另一种解是大质量喷发的理论,例如, 海山二 是一种理想的位于深层 流体动力学 的爆炸,将封闭在 散逸层 的一部分 爆破 掉。在这种观念下,即使光度低于 亚瑟·埃丁顿 极限之下,内层没有足够的热对流,结果是密度反转的 势能 导致大质量的爆发。对这种理论的探讨不多,也不确定是否真的会发生爆炸。
已知巨星
特超巨星的稀有造成研究上的困难。它们似乎是温度最低的特超巨星的光度上限(它们的颜色是黄色和红色):它们每一颗的 绝对星等 都超过-9.5等,这相当于太阳光度的50万倍,而还不知道原因。
高光度蓝变星
许多高光度蓝变星都被归类为特超巨星,并且在事实上也是夜空中已知的最亮 天体 :
天鹅座 P:在北天的天鹅座。
剑鱼座 S:在邻近的,称为 大麦哲伦星系 的 星系 内,在南天剑鱼座的方向上。出现在这个星系的 超新星 SN 1987A,之前也是一颗特超巨星。,
海山二 :在 船底座星云 NGC 3372内,位置在南天的 船底座 。海山二非常巨大,质量大约是 太阳 的120-150倍,光度是太阳的400-500万倍。
手枪星 :接近 银河系 的中心,位于 人马座 内。手枪星的质量可能是太阳的150倍,光度是太阳的170万倍。在 星团 Cl* 1806-20内的几颗 恒星 :在银河系的另一侧,其中的一颗,LBV 1806-20,是已知最亮的一颗,光度是太阳的200-4000万倍,也是最重的恒星之一。
蓝特超巨星
天蝎座 ζ:在天蝎座的OBv 星协 OB-1内最亮的恒星,和高光度蓝变星的候选者。
MWC 314:在 天鹰座 内,是另一颗高光度蓝 变星 的候选者。
HD 169454:在 盾牌座 。
BD -14° 5037:靠近前者的一颗星。
天鹅座OB2-12:有些作者认为它是一颗高光度蓝变星。
R136a1 :报告中质量最大的 恒星 ,估计质量是 太阳 的265倍。
HDE 269128( 大麦哲伦 云中的R81):高光度蓝变星候选者,食 联星 系统。
HD 268835( 大麦 哲伦云中的R66)
南十字座 BP
射手座 HT
天鹅座 V2140
人马座 V4030
HD 37974(大麦哲伦云中的R126)
HD 32034(大麦哲伦云中的R62)
白特超巨星
仙后座 6
黄特超巨星
黄特超巨星是非常罕见的一种恒星,在我们的 银河系 中只发现了7颗:
仙后座ρ:在北天的仙后座,亮度大约是 太阳 的50万倍
HR 8752
IRC+10420
也可以参考Westerlund 1内的 恒星 。
红特超巨星
天文学家利用美国航太总署的 哈勃空间望远镜 以及坐落于夏威夷的 凯克望远镜 (the W.M. Keck Observatory),发现一颗大质量恒星所喷射出来的外流过程,远比过去想像的还要复杂。
天文学家观察了这颗名为 大犬座VY (VY Canis Majoris)的 红超巨星 (若以亮度划分则称为特超巨星( Hyper giant) ),在爆发时物质以各种不同的速度、方向产生环圈(loop)、弧(arcs)、以及类似绳结(knot)的形状。并指出在过去的一千年当中,这颗滨临死亡的 恒星 已经发生多次的爆发。
由美国 明尼苏达州 大学的萝勃塔‧韩福瑞(Roberta Humphreys)所领导的 天文学 研究小组,使用哈柏望远镜以及 凯克望远镜 ,去测量其喷射物质的运动,并且利用尘埃方位与其反射光偏 极化 的特定关系,去描绘出尘埃的分布。天文学家结合哈柏望远镜以及凯克望远镜的资讯,绘制了一个 大犬座VY 的喷射物质的3D立体影像。
“过去我们认为 红超巨星 质量减少的过程是一个简单、球状且均匀的喷发。然而在观察这颗 恒星 后,发现这是十分复杂的。”韩福瑞说“大犬座VY正在以惊人的 速率 喷射出大量的气体,因此已经被认为是用来研究大质量恒星在寿命末期时,爆发并且造成高质量耗损的过程中最重要的一颗恒星。在此爆发过程中,质量散失的速率大约是正常时的十倍。”
“这些观测,我们得知有关于外流的运动方向以及分布的完整图像。这些结果证实了它们原先是由恒星上各个不同的地域在不同的时间点喷发出来。”
韩福瑞和他的研究伙伴已经于今天(一月八号),在 西雅图 所举行的美国天文协会会议上,发表他们的研究成果。
天文学家们已经研究 大犬座VY 超过一世纪之久。这颗 恒星 与 地球 的距离为五千光年,她的亮度高于 太阳 50万倍,并且其质量也比太阳多30到40倍。如果大犬座VY被放置在太阳的位置,那她的表面将会触及 土星 的运行轨道。
哈柏的广视野第二 行星 相机( Hubble 's Wide Field and Planetary Camera 2)首次揭露了这颗恒星喷出物的复杂性。这些影像首度提供了,那些明亮的弧以及类似绳结状的物质是在爆发时所产生的证据。这些物质不规则的运动方向也暗示了它们是从这颗 恒星 表面的不同活跃区域内爆发出来的。
利用 凯克望远镜 的 分光光度计 ,韩福瑞以及她的研究小组获得更多有关恒星喷发物的形状、运动以及来源的资讯。由光谱计算得的视线 速率 显示,这些弧状以及类绳结的结构正相对于恒星一直在膨胀。借由哈柏望远镜所获得的影像,韩福瑞小组测量到喷出物横跨视线方向的运动状态。
他们发现了有无数个弧状、环圈状以及类绳结状的物质正以不同的速度以及方向移动,证实了这些喷射物质是分别在不同的时间且在 恒星 上不同的地点产生。
天文学家同时也使用观测仪器去推测喷射物质产生的时间,结果显示最外围的喷射物质约是在一千年多前喷出,然而在离恒星较近之处的一个类绳结状物质,是在50年前才喷发出来的。
天文学家依据测量结果,描绘出相对于藏在里面的恒星,外面喷射物的 速率 以及方向。这再与尘埃分布的影像结合后,便可以决定 大犬座VY 的弧状以及类绳结状物质的位置,于是勾勒出整个 恒星 和其喷射物的3D景象。
“透过这些观测,我们可能已经获知了一个巨大 恒星 在其生命乐谱中的一小节,”韩福尔说,“亮度极高的 红超巨星 都很有可能会在最后历经高质量的损失,就如同大犬座VY在其演化末期时所发生的情况一样。”
一个典型的红超巨星通常持续50万年左右的光景。红超巨星是当一个质量大的恒星在演化末期,烧烬在核心中的 氢气 ,因此造成核心在重力塌缩时, 散逸层 反而会膨胀转变而成。最后这颗 恒星 将膨胀达100倍大,并且开始以极高的 速率 流失本身的物质。由此推断 大犬座VY 很有可能已经流失一半的质量了,且在最后将会爆炸而成为 超新星 。
最新发现
2017年最新观测一颗特超巨星其半径是 太阳 1500倍
据 美国航空航天局 网站报道,目前, 哈勃空间望远镜 最新拍摄一个年轻超级 星团 ——“ 维斯特卢1 ”,它距离 地球 15000光年,该星团中包含迄今观测最大的 恒星 之一。
通常情况下,恒星是以它们的光谱类型、表面温度和光度进行分类,然而天文学家研究分类该星团内部的恒星,发现“ 维斯特卢1 ”星团存在着一颗特超巨星。它最初被命名为“ 维斯特卢1-26 ”,它是一颗 红超巨星 ,半径是太阳的1500倍。
如果维斯特卢1-26 恒星 位于 太阳系 ,它将延伸至 木星 轨道位置,天文学家认为,“维斯特卢1” 星团 中多数恒星具有相同的爆发活跃性,意味着它们具有类似的年龄和成分。从 天文学 角度来看,该 星团 较为年轻,形成大约300万年时间,而 太阳 形成已有46亿年历史。