第一個顯示1720兆赫茲OH脈澤最強的行星狀星雲

約50億年後，我們的太陽將演化成一顆紅巨星，巨大到將金星也併入囊中。當太陽的能量近乎消耗殆盡時，它的核心將無法逃脫塌縮的命運，而外面的氣體殼層將被強大的恆星風剝離，當紅巨星大部分的氣體都被吹散後，其中心裸露的炙熱核心輻射出強烈的紫外光子，電離這些逃逸的氣體。這些吸收紫外線之後的氣體釋放出朦朧的光圈，環繞中央的恆星，在光學波段上呈現明亮的彩色行星狀星雲（Planetary Nebula; PN）。相比於像現在的太陽這樣穩定發光發熱的主序階段能持續上百億年，PN階段卻相當短暫，僅能持續數萬年到數十萬年。

在行星狀星雲的形成早期，一般由於距離，亮度等原因，我們難以在光學波段直接看到，但是可藉助在射電等其它波段的觀測進行研究。

18 cm（頻率對應1612兆赫茲、1665兆赫茲、1667兆赫茲和1720兆赫茲，1兆赫茲指1百萬赫茲）OH脈澤一般在恆星形成區和紅巨星階段之前的漸近紅巨星（AGB）階段出現，而在PN階段，OH脈澤卻非常罕見。目前在我們已知的約3000個行星狀星雲中，僅6個有OH脈澤的發射。且在這6個行星狀星雲中，只有一個行星狀星雲（K3-35）具有1720兆赫茲OH脈澤。因為1720兆赫茲OH脈澤是由碰撞激發的，所以一般1720兆赫茲OH脈澤的存在預示著激波的存在。

近日,在澳洲科廷大學聯合培養(CSC獎學金資助)的上海天文台博士研究生喬海花在合作導師Andrew Walsh博士和上海天文台沈志強研究員的共同指導下，利用ATCA（Australia Telescope Compact Array）觀測到第一個顯示1720兆赫茲OH脈澤最強的行星狀星雲IRAS 16333?4807，它是迄今觀測到的第七個顯示OH脈澤發射的行星狀星雲，同時具有1612、1667和1720兆赫茲的OH脈澤，其中1720兆赫茲OH脈澤最強。

「由於初次觀測時，1667兆赫茲OH脈澤附近的數據有問題，時隔一年半，我們再次觀測了這個源。」文章的第一作者喬海花介紹，「意料之外的事情出現了，1612兆赫茲和1667兆赫茲OH脈澤沒有變化，但是1720兆赫茲OH脈澤的光譜發生了變化。有些脈澤成分消失，有些脈澤成分變強。除此之外，最重要的是，我們發現了1720兆赫茲OH脈澤具有非常明顯的塞曼分裂，這可以用來推測該天體周圍的磁場環境。」目前，該工作已發表於2016年的《天體物理學報》（Astrophysical Journal）。

2013年10月和2015年5月觀測的該源(IRAS 16333-4807)在1612、1667和1720兆赫茲OH脈澤譜線,陰影部分是譜線發射通道，X軸是速度，Y軸是流量。

為什麼要深入研究這個源呢？喬海花表示，具有OH脈澤的行星狀星雲非常稀有，而具有1720兆赫茲OH脈澤的行星狀星雲更加稀有，其中1720兆赫茲OH脈澤最強的行星狀星雲更是稀有，這個源滿足所有這些條件，所以它非常有趣。

「通過1720兆赫茲OH脈澤推測的磁場強度和分布，我們認為1720兆赫茲OH脈澤示蹤了在該行星狀星雲形成時短期存在的赤道噴出物的磁場環境。」喬海花說。

「除此之外，由於該行星狀星雲也具有22京赫茲（1京赫茲指10億赫茲）水脈澤，我們認為OH脈澤和水脈澤的同時存在，預示著這個行星狀星雲還處在較為年輕的階段。」指導老師之一、上海天文台的沈志強研究員說，「所以，對這類源的研究對了解行星狀星雲的早期演化具有關鍵性作用。」

喬海花還表示，這個源是在一個南天銀河系平面18 cm OH脈澤巡天的試驗性天區中發現的，該巡天覆蓋銀緯正負2度之內，銀經從8度(經過銀心0度)到332度，一共約160平方度的天區，試驗性區域的文章正在準備之中，預期將會展示更多有趣的結果。

論文鏈接：iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/817/1/37/meta

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