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作者：Caitlyn Buongiorno
翻譯：黃雪妮
審閱：牧夫天文校對組
編排：簡稚珉
後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦
原文連結： https://astronomy.com/news/2020/08/a-stellar-sneeze-could-explain-betelgeuses-dimming
噴射出的物質就像一個面具，遮住了來自超巨星的光
這組圖展示了參宿四南部地區為什麼會在2019年末和2020年初變暗。前兩張照片根據哈勃太空望遠鏡在紫外波段的觀測結果繪製，顯示參宿四噴出了一團等離子體。在第三張照片中，噴射出的氣體在向外膨脹時迅速冷卻成塵埃。在最後一幅圖中，塵埃雲遮住了這顆星星南部的光線。NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI)
今年早些時候，參宿四詭異的變暗讓科學家們困惑不已。一個多世紀以來，天文學家一直在研究獵戶座中的這顆超巨星。但是，儘管參宿四的亮度會以420天的周期有規律地變化，但最近的這次變暗太極端了，亮度已經發生了肉眼可見的變化。而且，當時它的形狀看起來似乎還有些變形了。
最近，在8月13日一項發表在《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)上的研究概述了可能的原因:參宿四噴出的熾熱、稠密的氣體迅速冷卻成塵埃，擋住了它南部的大部分地區。
這張圖片比較了參宿四變暗之前和之後的情況。兩次觀測使用的都是歐洲南方天文臺甚大望遠鏡的SPHERE探測儀。ESO/M. Montargès et al.
2019年1月，參宿四的一切似乎都很正常。不久之後這顆恆星開始變暗。到2020年2月，它只有正常亮度的三分之二。
參宿四變暗的原因最初讓天文學家困惑不已。但是通過這項新的研究，他們繪製了導致恆星劇烈變暗的時間線。之所以能夠做到這一點，是因為從2019年1月開始，哈勃太空望遠鏡就在紫外波段對參宿四進行了周期性的觀測，揭示了這顆恆星怪物的新面貌。
從2019年9月到11月，哈勃發現了穿梭在參宿四大氣層中的熾熱物質的移動跡象。到了12月，地面望遠鏡開始觀測到這個恆星變暗。
第一作者安德裡亞·杜普裡（Andrea Dupree）在新聞發布會上說:「我們認為這些噴射出來的氣體在恆星外數百萬英裡的地方冷卻，形成了在1月和2月拍攝到的恆星南部的塵埃。
杜普裡補充說:「只有哈勃望遠鏡給了我們這個導致變暗的證據。」
儘管科學家們可能已經解決了參宿四變暗的問題，但這顆超巨星卻給天文學家們帶來了更多的謎團。
首先，導致變暗的物質拋射並不是從這顆恆星的一個極點噴發出來的。極點是引力最弱的地方，如果是這些物質是從極點噴出，還能理解為什麼它們能逃出數百萬英裡。杜普裡告訴《天文學》:「我們不知道這顆超巨星是怎麼能讓這些物質飄那麼遠的。」「這星風是就這麼一次，還是一陣一陣地吹?」
此外，美國宇航局的日地關係天文臺(STEREO)也觀測了參宿四，觀測結果發表在7月28日的天文學家電報上，顯示了該恆星的亮度的又一次較小幅度的下降。這次亮度下降比參宿四預期應該達到最小值的時間早了一年。
「它的亮度不應該這樣變化，」 杜普裡說。「但也許這只是一點小起伏。」通過對這顆恆星150年的持續觀測，參宿四開始變暗然後很快變亮的現象並不罕見。儘管如此，杜普裡計劃在8月和9月再次觀察參宿四，也就是在預期它亮度的最大時期，以監測更多意想不到的爆發。
這層氣體是超新星SN 1604的殘骸，爆發大約發生在400年前。
參宿四會很快發生超新星爆炸嗎?
與主序恆星太陽不同，參宿四是一顆紅超巨星，半徑大約是太陽的900倍。因此，如果太陽被參宿四取代，這顆恆星的表面將會延伸到木星軌道。
小知識：恆星以內部氫核聚變為主要能源的發展階段就是恆星的主序階段。處於主序階段的恆星稱為主序星。主序階段是恆星的青壯年期，恆星在這一階段停留的時間佔整個壽命的90%以上。
參宿四也正在接近它生命的盡頭。在接下來的10萬年內，這顆恆星預計會變成超新星，而科學家和業餘天文愛好者都渴望見證這一歷史性事件的發生。當這顆超巨星最終爆發時，爆炸將像滿月一樣明亮，並將在幾個月的白天保持可見。
雖然超新星在宇宙中相對常見——宇宙的巨大規模意味著科學家們每隔幾天就能目睹一顆恆星的死亡——但在自家後院發現一顆超新星仍然需要一點運氣。天文學家估計，像銀河系這樣的星系應該每50年左右就會出現一顆超新星。然而，附近最近一次大的超新星爆炸，SN 1987A，發生在大麥哲倫雲中，這是銀河系的一個伴星系。(最近，天文學家在SN 1987A內部發現了一團熾熱的物質，他們認為這證明了SN 1987A裡有一顆中子星。)
哈勃太空望遠鏡拍攝的這張照片顯示了在大麥哲倫雲中被點燃的超新星SN 1987A。NASA, ESA, and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)
最近一顆在銀河系中有詳細觀測記錄的超新星是1604超新星，也就是克卜勒超新星，它的爆發發生在1604年。在三個多星期的時間裡，人們在白天都能看到它。雖然後來發現了更近期的銀河系超新星殘骸，仙后座A和G1.9+0.3，但沒有歷史記錄記錄這兩顆超新星的爆炸。這意味著，就天文學家所知，銀河系已經早就該有另一次超新星爆炸了。
參宿四距離我們大約700光年，也就是說我們今天從參宿四看到的光是在14世紀前發出來的——所以，這顆巨星完全有可能已經變成超新星了。如果是這樣的話，我們只需要耐心地等待超新星煙花秀最終到達我們這裡。
『天文溼刻』 牧夫出品
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