科學家終於弄清參宿四神秘變暗原因
2021年06月19日10:13
歐洲南方天文台用甚大望遠鏡拍攝的參宿四照片
歐洲南方天文台用甚大望遠鏡拍攝的參宿四照片

  從 2019 年 11 月到 2020 年 3 月,參宿四在2019年10月發生了驚人的“大變暗”,2020年2月中旬,其亮度已經降到其典型亮度(typical brightness)的35%左右。在之後幾個月裡,其亮度又開始恢復。

  其變暗之謎就吸引不少天文愛好者,因為如此快速且可見的亮度變化十分罕見。一些人認為這可能預示它會爆炸成超新星。不過,《自然》雜誌6月17日發表的一篇研究論文指出,參宿四變暗是由於該恒星南半球的冷斑和塵埃雲造成。

紅超巨星參宿四的“大變暗事件”是由其南半球形成的塵埃團和冷斑導致的。這一觀測結果或有助於闡釋大質量恒星演化末期最常見的重大質量損失事件的發生機製。
紅超巨星參宿四的“大變暗事件”是由其南半球形成的塵埃團和冷斑導致的。這一觀測結果或有助於闡釋大質量恒星演化末期最常見的重大質量損失事件的發生機製。

  參宿四不同時期的亮度模型參宿四是距離地球第二近的紅超巨星,位於獵戶星座,它看起來是紅色。參宿四誕生時的質量大約是太陽的20倍。這種大質量的恒星的演化速度比小質量恒星快得多,它的壽命只有數百萬年而不是數十億年。紅超巨星是初始質量為太陽的8到35倍的恒星最常見的演化最終階段。當恒星從氫核聚變轉變為氦核聚變時,該階段就開始了。該階段會減少大量質量,大概會持續10萬年。

  紅超巨星階段,其外層不斷膨脹,溫度也會下降。其巨大低溫外層會發生脈動(pulsate),並容納少量巨大的對流元(由於對流而移動的大量物質),這些外層脫落的物質最終會在恒星周圍的環境中形成塵埃。

  而其內核會在數百萬年的時間融合越來越重的元素,最後它會進行超新星爆發。超新星爆發過程中,恒星內部製造的元素會拋到星際空間,而恒星本身會變成中子星或黑洞。

  紅超巨星是宇宙中最大的恒星。參宿四作為一個紅超巨星,其半徑是太陽的900倍,如果將它放置在太陽系的中心,它會吞噬所有4個內行星(水星、金星、地球、火星),並接近木星的軌道。參宿四的巨大體積和與地球之間的近距離(約724光年),使其成為少數幾顆空間可分辨的圓盤(a spatially resolved disk)而非單點的恒星之一。

  論文的通訊作者是Montargès。Montargès等人利用智利的甚大望遠鏡的儀器,在“大變暗”之前和變暗期間獲得了參宿四高空間解像度觀測圖像。對這些圖像進行比較,可以發現變暗主要發生在南半球——參宿四的南半球在“大變暗”期間的可見光譜中比平時暗十倍。

  Montargès等人認為,2019年末,參宿四南半球的正常脈動行為和對流驅動的冷斑結合,使當地環境降溫。降溫使該地區釋放的氣體迅速形成塵埃,產生了濃稠的塵埃雲,暫時阻擋了參宿四的大部分光線,從而給我們帶來了“大變暗”。

  2019年,參宿四的“大變暗”讓一些人以為它即將“死亡”。如果它死亡,人們就可能在銀河系里看到超新星發生。超新星非常罕見,最近的一次銀河系內肉眼可見的超新星是開普勒超新星,爆發於1605年。

  然而,Montargès等人明確表示“大變暗”並不表明超新星即將來臨。

  雖然在恒星生命的最後幾週到幾個世紀中,超新星前的質量損失有所加強,且有一定的增速區間(從長尺度來看是104M⊙yr1;短尺度來看是1M⊙yr1)。參宿四目前的質量損失目前的質量損失率介於2×107M⊙yr1和2×106M⊙yr1之間,還沒有進入這一階段。

  此外,一些紅超巨星在發生核心坍縮的前幾年甚至幾週,都很少或可能沒有預兆跡象。因此,儘管參宿四目前的質量損失行為似乎並不預示著它的滅亡,但它仍有可能在沒有預兆的情況下爆炸。

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽