2023 年 3 月 14 日，韋伯公布了一張罕見的恒星照片，這張照片結合了近紅外（NIRCam）和中紅外（MIRI）影像，展示了一顆正處于演化末期即將爆發成超新星的大質量恒星 ——WR 124。既然還沒爆發，那這片星云又是怎么回事呢？

1938 年，天文學家在人馬座方向發現了一個噴射狀的星云（M1-67）。半個世紀后，通過哈勃望遠鏡拍攝的照片，人們終于看清了這個上萬光年外的星云樣貌。從擴散的形態可以看出，這里似乎發生過某種爆炸。

2010 年，在一項針對該星云的研究中，研究人員通過兩組間隔 11 年的圖像計算其膨脹速率，從而推測出爆炸大約發生在一萬年前。

很明顯，爆炸應該源于星云中的那顆恒星。沒錯，它現在仍然是一顆恒星，還未坍縮成中子星或黑洞。那也就是說，先前的爆炸并非是超新星爆發。那這顆恒星究竟發生了什么呢？

了解恒星自然免不了對其光譜的研究，而這顆恒星的光譜著實有些特殊。

恒星的光譜主要是恒星大氣中的光球層發出的。通常來說，絕大多數恒星的光譜都是氫多而重元素少。因為重元素一般都集中在恒星的核心部位，外層主要以氫為主。由于恒星外層溫度遠遠低于核心溫度（比如太陽雖然內部可以達到 1500 萬度，但是它的表面卻只有區區幾千度），在這種“低溫”情況下物質更傾向于吸收光，反應在光譜中就是連續的光譜會出現一些暗線的缺口，這些缺口對應的就是這部分光被什么元素吸收了，這種光譜也被稱為吸收光譜。所以，根據恒星的吸收光譜，我們就能推斷出這顆恒星的大氣中都有哪些元素。

通常的恒星光譜就像在光譜上扣掉了幾條線，但是這顆恒星的光譜則像是往上貼了幾條線。對，就像做了個遮罩一樣，完全反了過來。之前的吸收光譜是因為元素吸收了光線，那這種光譜顯然是元素主動發射出了光線，因此它也叫發射光譜。

要讓物質產生發射光譜，通常需要極高的溫度，而這正是這顆恒星的其中一個特殊之處 —— 異常高的表面溫度。

通常來說，恒星質量越大溫度也就越高。大約 99% 的恒星表面溫度都在幾千度，只有那些幾倍太陽質量以上的大塊頭（B 型或 O 型恒星），它們的表面溫度才有可能達到上萬度。這顆恒星正是這樣一個擁有著 20 倍太陽質量的大質量恒星，其表面溫度超過了 40000 度！足足是太陽的 7 倍！

而且從發射譜線上看，這顆恒星的大氣中似乎缺乏氫，取而代之的是氦、氮甚至是碳、氧等重元素。可是這些重元素靠的是核聚變，只能由恒星的內部產生，不應該出現在外層大氣中呀。這也是這顆恒星的另一個特殊之處。

這種有著超高表面溫度且具有氦、氮等發射譜線的大質量恒星就是著名的沃爾夫-拉葉星（WR 星）。

其實沃爾夫-拉葉星最早在 1867 年就被查爾斯?沃爾夫和喬治?拉葉發現了，但由于其光譜的特殊性，其中的謎團一直到幾十年后才被人們解開，至此“沃爾夫-拉葉星”的名字才被確立。

既然沃爾夫-拉葉星又大又熱，說明它離死亡也不遠了。為什么呢？因為它太能吹了！沒錯，就是物理意義上的“能吹”。

沃爾夫-拉葉星通常是大質量的 O 型恒星在演化末期的一個特殊階段。隨著核心的重核聚變，恒星內部的溫度越來越高，這會導致外層的氫也跟著開始瘋狂聚變。過程中產生的輻射壓會把外層物質向外推，從而導致恒星膨脹。隨著物質向外膨脹，引力逐漸減弱，于是表層物質就特別容易被吹走。最終導致的結果就是內部的重元素暴露了出來，這也是為什么它的光譜中缺乏氫而富含重元素。

恒星風就像個吹風機，它能夠持續穩定的把外層物質吹散。不過該方式雖然穩定，但是效率不高，只有太陽這類小質量恒星才會主要采用。

如果恒星再大一些，它的輻射壓會更強，同時它的溫度和光度也會更高。當光度超過愛丁頓極限時，恒星的流體靜力平衡開始被打破，外層大氣會出現流體不穩定性。導致的結果是外層物質不用再靠恒星風，僅靠輻射壓就能擺脫引力束縛。于是恒星的部分外殼開始成塊地脫落，同時引發一系列劇烈的表面物質拋射。

還記得之前說過的參宿四變暗嗎？雖然參宿四還沒有走到沃爾夫-拉葉星這個階段，但它已經成了紅超巨星，等于是土埋脖子了。上次突然變暗就是因為它的光球層掉了一大塊物質，這塊物質通過撕裂的色球層直接噴了出來把恒星的光擋住了。

今天說的這顆沃爾夫-拉葉星也是類似，它周圍團塊狀的星云就來源于其噴射出的外層物質，而這些物質的質量頂的上 10 個太陽。短時間內損失如此多的質量，可見這里的物質拋射有多劇烈。

除了輻射壓更強以外，對于高速自轉的恒星，它們可以把自己甩成一個橢圓形的球，兩極扁、赤道寬。這種情況下赤道部位的物質很容易被甩出，這也是恒星外層物質被拋射的原因之一。

其實除了恒星自身的原因，理論上如果它在一個雙星系統中，那么之前說的那種伴星對它的吸積和剝離也可能是產生沃爾夫-拉葉星的一個途徑。

不管哪種方式，最終恒星將幾乎喪失外層所有的氫，只剩下核心。如果是太陽這種小質量恒星，核心會非常小，以至于不能再發生任何聚變反應，也就是我們說的白矮星。

但是對于大質量恒星來說，即使只有核心，它的質量仍然很大，大到即使是碳、氧這種重核聚變仍然可以照常進行。加上部分聚變反應已經很靠近上層，這時恒星的表面溫度變得非常非常高。

有多高呢？目前已發現的溫度最高的沃爾夫-拉葉星，是同樣位于人馬座的 WR 102，其表面溫度高達 210000 度！可以稱得上是主序星界的天花板。

對于如此高溫的恒星，其亮度自然也沒的說。根據模型計算，WR 102 的光度大概是太陽的 28 萬倍。不過由于這種恒星的輻射高峰已經飆到了可見光以外的紫外區，所以理論上用肉眼看的話并不會那么亮。

但是作為“明星”，一旦“紅得發紫”，那么危險離它也就不遠了。

對于這種已經有點兒暴露內核的恒星來說，它們的密度已經非常高了，屬于致密恒星。就拿 WR 102 來說，它的半徑只有太陽的一半，但是質量是太陽的 16 倍，平均密度將近太陽的 100 倍，可見它已經處于極度壓縮的狀態。根據天文學家計算，在未來的 1500 年內它將成為一顆超新星，以中子星或黑洞的方式結束自己的恒星生涯。

本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

總結

以上是生活随笔為你收集整理的恒星温度天花板？死到临头的沃尔夫-拉叶星的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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