參宿四迎來「至暗時刻」,天文學家猜測可能發生了超新星爆發

2021-01-18 騰訊網

撰文:NADIA DRAKE

一顆流星划過地平線上空的獵戶星座。紅巨星參宿四(左)是這個著名星座的一部分。

攝影:BABAK TAFRESHI,NAT GEO IMAGE COLLECTION

獵戶座是夜空中最容易辨認的星座之一,全球各地都能看到。不過,如果你最近看過獵戶座,覺得有什麼不對勁,那你的感覺是對的:獵戶座右肩上的參宿四亮度達到了近一個世紀以來的最低值。

通常情況下,參宿四是天空中最亮的10顆恆星之一。然而,據維拉諾瓦大學的Edward Guinan在天文學家電報網站上報導,這顆紅巨星從10月開始變暗,到了12月中旬,這顆恆星亮度大減,甚至未能躋身最亮恆星的前20名。

「由於參宿四變得很暗淡,現在獵戶座的輪廓明顯不同了,」他說。

確切的說,對於像參宿四這樣的恆星來說,僅僅變暗淡並不奇怪。參宿四又被稱為變星,科學家已經對其亮度變化研究了幾十年。然而,天空中最顯著的亮星變得如此暗淡的確不同尋常,這也促使科學家考慮更令人興奮的事情發生的可能性:參宿四可能會爆炸並死亡,之後短暫地發出比滿月還要亮的光,最後徹底從天空中消失。

像參宿四這樣的紅色恆星生命很短暫,死亡時會發生被稱為超新星的劇烈爆炸,在非常遙遠的地方都可以看到。因此,儘管參宿四是一顆相對年輕的恆星(只有大約850萬年),但天文學家們清楚它正接近生命的盡頭。

「現在最大的問題是它什麼時候會爆炸成超新星,」加州大學伯克利分校研究參宿四和恆星爆炸的Sarafina Nance發推說。「免責聲明:我不認為它會很快爆炸,」她在接受國家地理雜誌採訪時補充道。「但參宿四爆炸的話我會很興奮。」

我們對參宿四了解多少?

這顆超巨星的正式名字來自一個誤譯的阿拉伯名字,意為「Orion之手」(yad al-jauza)。如今,很多人讀這個詞聽起來很像蒂姆·伯頓1988年的電影《陰陽大法師》中的同名角色(Beetlejuice)。這顆恆星又被稱為獵戶座α星,這通常是一個星座中最亮的恆星的名字,儘管獵戶座左腳部位的參宿七實際上更亮。

參宿四非常龐大,其重量是太陽的20倍。如果把太陽換成參宿四,這顆紅色恆星就會吞噬水星、金星、地球、火星、小行星帶、幾艘宇宙飛船,甚至還有木星,土星會突然變得很溫暖。

按照宇宙尺度衡量,參宿四離我們的太陽系相對較近,大約600光年。因此,當這顆恆星爆炸時,至少在幾個月的時間裡,爆炸的亮度將足以夜裡在地球投下陰影,白天可以看到。然後,這顆恆星將從我們的天空中徹底消失。

參宿四爆炸後會對我們造成什麼影響?

不會造成任何影響。儘管按照天文學的尺度,參宿四離我們很近,但離其爆炸對地球上的生命產生影響的距離還差很多。天文學家計算,衝擊波和寒冷、擴散的碎片大約需要600萬年才能到達太陽系。即使這樣,太陽的保護罩也會保護我們不受其殘骸的傷害。

相反,一旦天文學家看到參宿四將變成超新星,你應該儘快找到一片晴朗的北方天空,欣賞這一壯觀的奇景。

「那真是太酷了!這將是迄今為止我一生中發生的最不可思議的事情!」Nance說。

那麼,爆炸真的會發生嗎?

這是最大的奧秘,也是為什麼這顆恆星目前的行為令人充滿興趣的原因之一。科學家們猜測,亮度的急劇下降可能預示著一顆恆星的死亡。

「當大質量恆星接近生命終點時,會經歷瘋狂而劇烈的質量損失,」 Nance說。從理論上講,所有噴射出的塵埃能覆蓋住這顆接近死亡的恆星,使其變暗,從而使它在變成超新星之前,從我們的角度看來非常暗淡。然而,實際上,我們還不能確定恆星在爆炸前光線達到最暗——沒人能在一顆恆星死亡之前、之中和之後對其進行深入的研究。

但參宿四變暗不是很正常嗎?

是的。參宿四被歸類為半規則變星,也就是說它的亮度是半規則變化的。數千年前,澳大利亞土著人發現這顆恆星的亮度會發生波動,英國天文學家John Herschel於1836年記錄了這一現象。

最近,美國變星觀察者協會一直在收集有關參宿四亮度變化的觀測結果。數十年的光度數據顯示,參宿四的明暗亮度呈周期性變化,一個顯著的周期大約為6年左右,另一個周期為大約425天。

「這顆恆星並沒有嚴格意義上的周期,其光度的變化也會隨著不同周期而變化,」 Guinan說,同時指出現在參宿四的亮度是自大約一個世紀前更精確的觀測開始以來的最低值,有記錄的第二次最暗的觀測可以追溯到20世紀20年代中期。

這些準周期變化的原因仍有些不清楚。Guinan和其他人稱,像參宿四這樣的超巨星表面含有大質量對流細胞,這些細胞會收縮和膨脹,導致這些恆星變暗和變亮,但這並不是全部情況。

「參宿四的影像資料表明其表面存在明亮和黑暗的特徵,有時並不不對稱,」 Guinan說。「這顆恆星既膨脹又不穩定,還有脈動。」

圖為智利阿爾瑪天文臺從地球上觀測到的參宿四。

圖像:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/E. O』GORMAN/P. KERVELLA

Guinan懷疑參宿四現在已經明顯變暗了,因為它的兩個周期處於最小亮度的重合期。從本質上講,這顆恆星正接近其6年周期和425天周期中的最暗時刻,這個時間點使得這顆恆星的正常波動顯得更加可怕。在查閱了之前25年的數據後,Guinan懷疑這顆恆星在逐漸恢復之前,還會在幾周時間裡繼續變暗。

不過,他說,「如果參宿四繼續變暗,那麼一切猜測都是多餘的。」

我們還要等待多久才能看到參宿四爆炸?

最近的研究表明,這顆恆星最有可能在未來100萬年內爆炸,也可能在10萬年後。或許參宿四已經爆炸了,我們還沒有看到它的發生。

這顆恆星發出的光需要600年才能到達地球,這意味著我們實際上看到的是600年前的參宿四。如果我們即將看到參宿四在天空中爆炸,這意味著這顆恆星實際上是在歐洲中世紀的某個時間爆炸的,爆炸發出的光很快將到達地球。

不管怎樣,科學家們都對觀測參宿四感到很興奮,想看看這顆恆星還有什麼驚喜等著他們。

Nance說:「事實上,在恆星爆炸之前對其進行如此深入的研究是很難得的,無論爆炸什麼時候發生。這將有助於我們了解恆星爆炸前的情況。」

(譯者:流浪狗)

來源:國家地理中文網(官V)

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