红巨星一年之内亮度多次变化,会不会发生超新星爆发?
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发布时间：2023-10-02 08:09
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时间：2024-06-03 00:41
参宿四是夜空中排名第10的亮星，也是猎户座第二亮的天体。每到冬季，它都在夜空中闪耀，甚至在城市的光污染中，依然能够被我们看到。
不过，从去年年底开始，这颗明星就开始不断变暗。甚至在经历了今年1月和2月之后，它的亮度降低了2/3，令人十分惊讶。虽然参宿四本身是一颗变星，有着420天的亮度变化周期，但是这一次的变暗完全不符合以往的变化规律。显然，那里有一些诡异的事情在发生。
参宿四是一颗红超巨星，已经进入到了演化末期。因此，很多人认为这是超新星爆发前的不稳定变化。这个说法虽然很值得期待，但是除非它真的爆发，否则科学家也很难证明这一点，因为我们对超新星爆发的了解还比较有限。
就在科学家们莫衷一是的时候，参宿四又自己悄悄变亮了。到了今年4月份，它竟然又恢复了最初的亮度。这让科学家有一点放弃了参宿四会爆发的可能，并且提出了一些其他的理论。没想到，这些理论还没有讨论完，参宿四又变暗了。
不到一年的时间里，参宿四已经两次给自己“加戏”，在宇宙中给我们上演着不平凡的2020。
所有人都知道，这源自于一种未知的恒星演化机制，但是没有人知道原因。除了刚才推测的超新星爆发之外，还有人认为是气体云对参宿四的遮挡导致亮度降低，也有人将原因归结为参宿四表面的巨大黑子。
最近，哈佛-史密森天体物理中心副主任Andrea K. Dupree所领导的一支国际天文团队在《天体物理学杂志》上发表了他们自己的研究成果，利用观测能力强大的哈勃太空望远镜，他们相信自己已经终结了这个问题的答案：参宿四变暗是因为在“打喷嚏”！
去年10月和11月，参宿四变暗的前夕，哈勃太空望远镜的团队就像是有预感一样，恰好在此时对它进行了观测，这也是Dupree等人研究的基础。利用哈勃在紫外波段的观测数据，他们倒推出了一条时间线，从而追溯到了参宿四变暗的最初阶段。
他们表示：“此前，我们就利用哈勃望远镜发现了参宿四表面的热对流单元，到了2019年秋天，我们又发现大量致密的高温气体脱离参宿四的恒星包层向外移动。我们认为，这些气体在来到几百英里外后就冷却了下来，于是形成了我们在1月和2月观测到的遮挡住恒星南半球的尘埃…在一个月后，它的南半球变暗，导致整个星体亮度降低。我们认为，这些暗淡的气体云就是哈勃观测到的喷射物质，只有哈勃能给我们它变暗的证据。”
哈勃在去年冬天观测到的时候，发现这些热物质以每小时32万公里的速度，穿过参宿四的大气层进入到了宇宙空间。
那么，这些喷射的物质从何而来呢？
传统理论认为，恒星自转轴的两极会产生这种等离子喷射物。华盛顿大学的天文学家Emily Levesque也表示，红超巨星经常会有物质脱落下来，有人打趣说是它们在“打喷嚏”。这些脱落的物质会逐渐冷却，于是形成尘埃云遮挡住部分光芒，导致我们看到的参宿四变暗了。
但实际观测显示，它们来自于南半球靠近赤道的位置。不论是对于参宿四还是对于恒星这种天体来说，这都很不正常。
Dupree解释说：“要知道，虽然参宿四的质量损失速度是太阳的3000万倍，但最近喷射出来的物质比平时还要多一倍。所有的恒星都在流失自己的物质到星际空间，而我们对它们流失的模式却一无所知。是始终保持一致？还是时断时续？又或者就像我们在参宿四上看到的这样？我们也知道，其他恒星会喷射自己的物质，然后物质迅速变成尘埃，让恒星看起来变暗了。但是在最近一个半世纪以来，参宿四从未出现过这种现象，这就愈发显得与众不同。”
（哈勃望远镜在2019年3月-2020年2月之间对参宿四观测的亮度记录）
与此同时，他们还利用了西班牙STELLAr活动天文台对参宿四进行了观测。通过这里的数据，他们发现了恒星膨胀过程中局部起伏的涟漪效应。该研究的共同作者、莱布尼茨波茨坦天体物理研究所的Klaus G. Strassmeier介绍说：“我们发现光谱中的吸收线都出现了蓝移，这是恒星在膨胀的证据。而在恒星变暗时，蓝移越来越不明显，最终转变为红移。由此可知，参宿四的变暗和恒星本身的膨胀与收缩有着必然的联系，但是仅凭这一点又不足以让他变暗到如此的程度。”
随着地球的公转，当参宿四位于太阳的另一侧时，科学家们转而利用美国宇航局的太阳活动天文台（STEREO）继续进行观测。结果显示，在今年6月份，参宿四再一次变暗了！显然，这次和上一次变暗的间隔绝不是规范的变化周期420天，更加印证了这几次变暗的非同寻常。
（STEREO拍摄的参宿四）
他们已经决定，准备在明年合适的时间继续利用STEREO对参宿四进行观测。届时，参宿四的亮度将会来到最大值，我们可以看看它还会给自己加什么“戏”。虽然科学家没有办法证明参宿四一系列诡异的变化与可能出现的超新星爆发有关，但他们也无法证明二者之间无关。因此，参宿四爆发的可能性依然存在。如果它真的爆发，那么现在的观测就显得更加重要，这是我们了解恒星演化的最佳机会。
如果参宿四真的出现超新星爆发，那么它将会迅速提高自己的亮度，甚至堪比满月，并且能够维持几个月的时间。可以想象，这绝对是千年一遇的奇观。上一次如此明显的超新星，大概就是公元1054年的那一次了。
当然，考虑到参宿四距离我们有735光年，我们现在看到的参宿四还是它在1305年的模样。也许，实际上的参宿四已经爆发了，至于爆发的光能否在我们有生之年来到地球，那就没人知道了……
