參宿四正變得更小,離我們更近,並且不會在最近爆炸

2020-11-18 騰訊網

據最新研究報導，紅超巨星參宿四在2019年底開始顯著變暗——它在十萬年內可能不會爆炸，這顆恆星也比我們最初想像的要變得更小，更近。

智利阿塔卡馬望遠鏡在次毫米波段看到的參宿四。

左邊的「腫瘤」是從這顆紅色超巨星的延伸大氣層中輕微延出的熱氣。圖片來自ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/E.O'Gorman/P.Kervella/ASU。

參宿四是著名的獵戶座星系的一顆紅超巨星，也是我們的夜空中最亮的一顆星之一。去年，這顆受人喜愛的明亮的星星開始急劇變暗，這引發了人們的猜測，即它是否會在一次劇烈的爆炸中消亡——像一顆超新星被預測在未來的某一天會發生的那樣。許多人問會是這樣嗎？這是非常令人激動的。但是現在澳大利亞國立大學的研究人員的在2020年10月16日發表了一項研究，表明我們可能需要再等十萬年參宿四才會爆炸，該發現也表明參宿四比科學家以前認為的要更小更近。

研究人員把他們的結論出版在同行論文《天體物理學雜誌》2020年10月13日期刊上。

這組對比圖展示了參宿星在它在2019年底開始的變暗前後對比。2019年1月和12月的觀測結果

它通常是夜空中最亮的恆星之一。但是自2019年底，我們觀察到了參宿四的兩次亮度下降。這就讓科學家推測它可能將要爆炸，但是我們的研究提供了一種不同的解釋——我們知道它第一次變暗與塵埃雲有關，我們發現第二次事件更像是由於恆星的脈動而引起的。

如果參宿四的第二次變暗確實是由於恆星的自然脈動造成的，那麼這將會對參宿四近期和長期的未來將會發生什麼意義重大。通過流體力學和地震模擬，研究人員能夠確定壓力波是造成脈動的原因。這意味著這顆恆星仍然在燃燒氦氣，因此它在近期不會發生爆炸。報告合著者、來自東京大學的Shing-Chi Leung 說：

這張由歐洲南方天文臺的VISIR設備通過VLT望遠鏡捕獲的圖片，展示了2019年12月時環繞在參宿四周圍的塵埃發出的紅外線。當恆星將自身的物質拋射入太空時，就形成了這些如同火燒雲一般的塵埃雲；為了使塵埃雲清晰可見，圖片中用一塊黑色圓形圖案遮蓋了恆星周圍過於明亮的位置；中間的橙色圓點則是參宿四表面的SPHERE圖像，其直徑大小接近木星軌道。圖片來源：ESO/ P. Kervella/ M. Montargès 等

Joyce補充道：此時，恆星的內部正進行著氦聚變，也就是說它還沒到爆炸的時候，我們可能還要等上100000年。

這個項目還提供了另一個有關參宿四的令人驚奇的細節：它比我們先前想像的要更小也更靠近太陽系。儘管它仍是一顆紅超巨星，體積比太陽大數百倍，但其半徑仍然略小。據布達佩斯Konkoly天文臺的合作者László Molnár表示：

參宿四實際上的物理尺寸有點令人困惑：早前的研究認為其半徑略大於木星軌道的半徑，而我們的研究則表明參宿四的半徑實際上只有這個值的2/3，是太陽半徑的750倍。

當我們有了恆星的物理直徑後，我們就能確定它和地球間的距離；我們的研究表明，其與地球間距離只有約530光年，比先前的結論要小25%。

澳大利亞國立大學的Meridith Joyce,新研究的第一作者。

這個距離比之前預測的724光年要近很多，但仍然比安全距離足夠遠。無論參宿四何時爆炸，距離都遠得足以讓爆炸不會影響到地球。這是個讓人舒服的想法，儘管現在活著的人不能等到看到它爆炸的那一天。但對於任何一個那個時候的科學家來說，這是一個唯一能看到相對較近的超新星爆炸的機會。喬伊斯說：

「超新星何時爆炸仍然是一個非常大的問題。參宿四是離我們最近的候選人。它給我們一個非常稀少的機會去研究像這樣的恆星爆炸前會發生什麼。」

去年八月，科學家們用哈勃太空望遠鏡(HST)報導了一個大的塵埃雲很有可能造成了參宿四的第一次的重要的變暗，開始於2019年底。這個塵埃雲被認為是形成於參宿四厚大氣中移動的緻密熾熱氣體。

這三張藝術家概念圖闡釋了新的研究，解釋了為什麼明亮的紅巨星參宿四會在2019年底到2020年初的幾個月裡突然變暗。圖一中，一團明亮的，熾熱的等離子團從恆星中噴射出來。圖二中，噴射出的氣體迅速向外擴張並冷卻，形成了一團昏暗模糊的塵埃雲。圖三中，巨大的塵埃雲部分遮擋了參宿四的光。圖片經過NASA/ ESA/ E. Wheatley (STScI)/ CfA.

參宿四之後會開始回到正常的亮度直到2020年的7月底8月初，它會再一次變暗。正如研究裡解釋的那樣，第二次更淺的變暗可能是恆星內部正常的震動造成的。這並不奇怪，因為參宿四是一顆變星，大約420天會經歷一個亮度周期。

新的結果支持了科學家的參宿四不會很快變成超新星的論斷。另外，有了更快測量恆星大小和距離的方法可以幫助研究者很好地理解它的活動以及為什麼這些巨恆星最終會迎來熾熱的死亡。

概要：根據一項新的研究，紅巨星參宿四可能在接下來的100000年裡不會爆炸，而且它比預想的更小，更近。

作者：Paul Scott Anderson

FY：Astronomical volunteer team

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