可观测Universe第49章 VFTS 102

VFTS 102（恒星） · 描述：已知自转最快的巨大恒星 · 身份：位于大麦哲伦云中的大质量恒星距离地球约160000光年 · 关键事实：自转速度超过60万公里/小时离心力几乎将其撕裂可能是一颗“逃逸恒星”被超新星爆发“踢”出双星系统。

VFTS 102：宇宙中“转得最快的巨型火球”（上篇）引言：当恒星的“自转”突破物理极限——一场关于引力与角动量的宇宙竞赛在银河系的卫星星系大麦哲伦云中一颗编号为VFTS 102的恒星正以近乎“疯狂”的速度旋转着。

它的赤道线速度高达170公里/秒（约61万公里/小时）——这个数字意味着如果把它放在太阳系其赤道处的离心力足以将一艘飞船“甩”出太阳系；而它的形状早已被离心力拉伸成一个明显的扁球体赤道半径比极半径大出4%以上。

更令人震惊的是这颗恒星的质量是太阳的20-30倍属于大质量O型星——这类恒星本就以“短命”“暴躁”着称而VFTS 102的旋转速度更是将它推到了“自我撕裂”的边缘。

天文学家推测它的疯狂自转可能源于一场超新星爆发的“踢击”：原本作为双星系统的伴星当主星爆炸时不对称的冲击力将它抛入太空同时将轨道角动量转化为自身的旋转能量。

VFTS 102的发现不仅刷新了“自转最快大质量恒星”的纪录更像一把钥匙打开了我们理解恒星自转机制、双星系统演化与超新星反冲的大门。

本文将从它的发现之旅开始逐步拆解这颗“宇宙火球”的每一处细节——它的物理特性、旋转的根源、形状的异变以及它带给我们的关于恒星命运的终极思考。

一、发现：从“谱线展宽”到“旋转怪兽”的现身 VFTS 102的故事始于一场针对大麦哲伦云的“恒星普查”。

1. VLT的“光谱猎手”：FLAMES仪器的关键作用 2009年欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（VLT）启动了一项名为“VFTS”（VLT Flame Tarantula Survey）的调查——目标是绘制大麦哲伦云中数千颗大质量恒星的光谱研究它们的形成与演化。

其中FLAMES（光纤大阵列多元素光谱仪）是核心工具：它能同时观测130颗恒星的光谱分辨率足以分辨恒星大气中的微小元素特征。

天文学家在分析FLAMES的数据时注意到一颗编号为VFTS 102的恒星——它的光谱线呈现出异常的展宽：原本应该是尖锐的吸收线（比如氢的巴尔末线、氦的共振线）却被“拉”成了宽阔的“模糊带”。

这种展宽并非来自恒星的径向运动（多普勒效应）而是源于自转：当恒星快速旋转时赤道处的物质会朝着观测者运动（蓝移）而两极处的物质则远离观测者（红移）两种运动的叠加会让谱线“两边拉伸”形成展宽。

2. 自转速度的计算：从谱线到“宇宙纪录” 要计算自转速度天文学家需要用到多普勒展宽公式： \\frac{\\Delta\\lambda}{\\lambda} = \\frac{2v\\sin i}{c} 其中\\Delta\\lambda 是谱线的半高全宽（FWHM）\\lambda 是谱线波长v 是恒星的赤道自转速度i 是恒星自转轴与视线的夹角（倾角）c 是光速。

通过分析VFTS 102的氦I（5876埃）和氢α（6563埃）谱线团队得到： \\Delta\\lambda/\\lambda ≈ 1.1×10^{-3}（即谱线展宽了0.11%）；假设倾角i≈90°（自转轴几乎垂直于视线这是大质量恒星常见的取向）则\\sin i≈1；代入公式得：v≈(1.1×10^{-3} × 3×10^8) / 2 ≈ 1.65×10^5 米/秒即165公里/秒（约60万公里/小时）。

这个速度是什么概念？太阳的赤道自转速度约为2公里/秒VFTS 102比太阳快82倍；织女星（A0V型恒星质量约2倍太阳）的自转速度约为270公里/秒但VFTS 102的质量是织女星的15倍自转速度几乎与之相当——对于更重的恒星来说这种旋转更“违反物理直觉”。

2011年团队在《天体物理学杂志快报》上发表论文正式宣布VFTS 102是“已知自转最快的大质量恒星”。

二、系统解剖：VFTS 102的“极端属性”与物理困境要理解VFTS 102的疯狂自转必须先搞清楚它的“基础设定”——这是一颗怎样的恒星？它所处的环境如何？小主这个章节后面还有哦请点击下一页继续阅读后面更精彩！。

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