塵土飛揚,千鈞之力:參宿四變暗並非因為寒冷

2021-01-14 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

新的研究表明正變得黯淡的參宿四可能並不是在變冷，只是被塵埃所覆蓋

由ESO大型望遠鏡在2019年12月和今年1月之間對參宿四進行的觀測，顯示了這顆恆星正在大幅度的變暗

去年底，有新聞爆出恆星參宿四正在明顯地變暗，最終降低到它以往亮度的40%。這種變化引發了大眾的猜測——這顆紅超巨星很快就會引發一場巨大的超新星爆炸。

但是天文學家們有更多良性的理論去解釋恆星逐漸變暗的行為。華盛頓大學和洛厄爾天文臺的科學家們相信他們支持其中之一：參宿四並沒有變得暗淡，因為它即將爆炸—它現在只是布滿了塵土而已。

在被<<天體物理學雜誌快報>>所接受並發表在預印本網站arXiv上的一篇論文中，艾米莉.萊韋斯克——華盛頓大學的天文學副教授，以及一名為洛厄爾天文臺工作的天文學家——菲利普.馬色公布了在2月14日於亞利桑那州弗拉格斯塔夫市拍攝到的參宿四的影像。天文臺允許他們計算這顆恆星地表的平均溫度。他們發現，如果是因為這顆恆星地表的冷卻導致最近亮度變暗，參宿四則比預計的要暖和得多。

這最新的計算給予了這項理論以支持——參宿四如同許多紅超巨星一樣，可能容易自它的外層脫落某些物質。

一張關於大犬座VY的可見光圖像 這顆紅超巨星很大程度上被塵埃所遮蓋，攝於2005年NASA 歐洲航天局

「我們經常在紅超巨星上看到這種現象，這是它們生命周期裡正常的狀況。」 Levesque說道。「超紅巨星的表面會時不時脫落一些物質，這些物質慢慢凝結成灰塵附在超紅巨星周圍。當它們逐漸冷卻、分散後，塵粒會吸收一些向我們放射的光，擋住我們的視線。」

這點並沒有改變：天文學家們預計參宿四會在一百萬年內、當它內核坍塌時爆炸成超新星。但劇Massey所說，參宿四從去年十月開始的黯淡並不意味著超新星即將出現。

一個理論是新形成的灰塵吸收了參宿四的一部分光亮；而另一個則猜測參宿四上巨大的對流單體把熱物質帶到了星球表面，導致它們跌回內部時已被表面冷卻了。

「區別這兩種可能性很簡單的方法就是確定參宿四的有效表面溫度。」 Massey說道。

測量一顆恆星溫度可不是什麼簡單的事。科學家們不能直接把溫度計插到恆星上，然後讀出一個數值。但天文學家們可以通過參宿四散發的光譜來計算它的溫度。

「我和艾米莉已經就參宿四聯繫許久了，我們都認為現在當務之急就是得到它的光譜。」梅西說，「我原本已經計劃用4.3米的羅厄爾觀測望遠鏡進行觀測了，並且我知道如果再繼續觀測，很快我將得到一條清晰的光譜，儘管參宿四仍然是天空中最亮的星星之一。」很多時候，明亮星辰的光太過強烈，以至於難以得到一條詳細的光譜，但是梅西使用了一個過濾器，可以有效過濾信號，從而可以從光譜中分出特別的信號：通過對二氧化鈦分子反射的光的觀測。

二氧化鈦可以在大的、相對較冷的恆星（比如參宿四）上層形成並積聚，萊維斯科表示。它可以吸收特定波長的光，在超紅巨星的光譜上留下可供分析的信息，科學家利用這些信息分析出恆星表面的溫度。

通過觀測積聚的二氧化鈦，參宿四2月14日表面的平均溫度大約是3325℃或6017℉。這個溫度僅僅比包括艾米莉和萊維斯科在內的一個團隊在2004年測到的溫度低了50-100℃，而這僅僅幾年後，參宿四就開始急劇變暗了。

這些發現使人懷疑參宿四變暗的原因是它的一個巨大的對流單體將熱氣從星球內部帶到星球表面，並在星球表面冷卻。許多恆星都有這樣的對流單體，包括太陽。「它們類似於一鍋沸水的表面。」 Levesque說道。然而，太陽上的對流單體數目眾多並且相對較小---大概是德克薩斯州或者墨西哥的大小----但像參宿四這類體積更大，溫度更低，引力更弱的紅巨星，卻只需要3到4個巨大的對流單體即可覆蓋著星球大部分表面。

在一顆假想的紅巨星上模擬巨大的對流單體。

如果這些巨大的對流單體中的一個上升到參宿四的表面，那麼相比於他們在2004年到2020年間觀測到的溫度，Levesque 和 Massey將記錄到一個更大幅度的溫度下降。

2017年，阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列拍攝到的一張參宿四的圖像顯示，在參宿四表面可能存在對流單體。

「與我們2004年的光譜相比，溫度並沒有明顯的變化。」Massey說道「我們知道答案肯定是塵埃。」

天文學家已經觀測到其他紅巨星周圍存在塵埃雲，其他實驗觀測發現在參宿四周圍可能存在類似的雜波。

在過去的幾周裡，參宿四實際上又開始變亮了，儘管只是輕微的變亮。即使最近的變暗並不意味著這顆恆星將快爆炸，對Levesque 和 Massey來說，沒有理由停止尋找參宿四變暗的原因。

「紅巨星是非常活躍的恆星，」萊維斯克說。「我們對它們的正常行為——溫度波動、塵埃、對流細胞——了解得越多，我們就越能更好地理解它們，並更好地發現真正罕見的事情什麼時候發生，比如超新星爆炸。」

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.James Urton-小樸先森、鏡花飛舞，PPPPPPPLuto

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處

相關焦點

  • 最新研究表明:參宿四真的要爆炸了!亮度變暗是由劇烈活動導致
    2019年年底，各大天文臺都傳出消息，獵戶座中的紅超巨星參宿四的亮度顯著變暗，亮度最低時只有正常亮度的40%左右。參宿四的這種反常現象引起了包括天文愛好者在內的人們的廣泛猜測，那就是，這顆紅超巨星將很快爆炸，成為地球夜空中亮度僅次於月亮的一顆超新星。
  • 參宿四之前為啥變暗了？可能因為它打了個噴嚏
    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。
  • 參宿四突然變暗,真相竟然是...
    當然了這個0.5其實是一個平均值，事實上，參宿四是一顆半規則變星，也就是說，這哥們受到自身體積不斷變化的脈動影響，就像氣球一般忽大忽小，這就導致參宿四的視星等，在最亮的0.2和最暗的0.8之間來回擺動，這個變化的節奏，短則幾個月，長則5年，對此，天文愛好者們也早就習以為常了。
  • 參宿四變暗，是終於要炸了嗎？
    參宿四並不是要炸了，一項新的研究表明，參宿四最近會莫名的變暗是因為有一顆超巨大行星射入太空的物質雲團所造成的。獵戶座是人類比較熟悉的一個星座，這個星座存在四個明顯的「稜角」，這些稜角都是由恆星構成，參宿四就位於其中一個角上，因此它又被稱為「獵戶座α」。
  • 哈勃發現了參宿四神秘變暗事件背後的秘密
    現在的參宿四是如此之大，如果把它放在我們太陽系中心太陽的位置上，它的外表面將延伸到超過木星軌道的地方。參宿四此次變暗的現象可以說是史無前例的，甚至達到了在地球上肉眼可見的程度，變暗開始於2019年10月，到2020年2月中旬的時候，這顆怪物巨星已經失去了它三分之二還要多的光彩。
  • 哈勃發現了參宿四神秘變暗事件背後的秘密
    Orionis）的意外變暗很可能是由於大量熱物質噴射到太空中，形成的塵埃雲阻擋了參宿四表面的星光而造成的。參宿四此次變暗的現象可以說是史無前例的，甚至達到了在地球上肉眼可見的程度，變暗開始於2019年10月，到2020年2月中旬的時候，這顆怪物巨星已經失去了它三分之二還要多的光彩。這幅四分圖描繪了快速演化的明亮紅超巨星參宿四的南部區域，在2019年末到2020年初可能突然變暗了幾個月。
  • 參宿四變暗找到原因了，並非塵埃雲遮擋，而是出現了巨型「黑子」
    而在至少3000年以來，還沒有如此之近如此壯觀的超新星爆發現象被人類目睹。那麼前一段時間參宿四突然變暗科學家們也進行了多種猜測，上個月曾有科學家認為很可能是參宿四噴出的一團離子塵埃雲擋住了它自身的亮度，但此說有些疑團難解決，比如離子云很難在幾個月的時間中阻擋附近一顆恆星的亮度，所以最近又有了新解——來自德國慕尼黑的馬克斯·普朗克射電天文學研究所的塔維莎·達馬瓦德納領導的一個研究小組認為參宿四之所以變暗，有可能是其表面出現了異常巨大的「黑子」。
  • 逐漸變暗的參宿四怎麼了?它並沒有發生超新星爆發,而另有原因
    前段時間美國宇航局公布了對參宿四的觀測報告，該報告指出參宿四之所以會突然變暗，是因為它對外釋放了大量熱物質，這些物質瀰漫在參宿四的表面遮擋住了它的光芒，使得地球上的人類即使通過哈勃望遠鏡也無法觀測到參宿四原貌。同時該報告指出，參宿四的「變暗」事件還有許多值得探討的地方。
  • 參宿四神秘變暗原因被揭開：不是外星文明所致
    無論是在天文學界，還是在流行文化中，參宿四如此著名，因為它是夜空中肉眼可見的少數幾顆恆星之一，另外，參宿四也是目前科學家有望目睹其死亡過程的一個很好的目標，因此備受科學家關注。2019年底至2020年2月初，參宿四的亮度出現不明原因的變暗，引起天文學家的密切關注，有人猜測，參宿四亮度變暗，
  • 比太陽大數億倍的參宿四，為什麼會突然變暗又變亮？原因找到了
    參宿四是大家都比較熟悉的恆星之一，位於獵戶座的左上角，是顆很明亮的星體，屬於夜空中的第九亮星，但是從去年10月份開始，參宿四的亮度降低了幾個月，最低時只有原先亮度的36%，但是到了今年的1月份，參宿四的亮度又恢復了，半年之中參宿四變暗又變亮，到底是什麼原因呢？
  • 困擾科學界多年的「參宿四」,詭異變暗讓人擔憂,如今謎團被揭開
    」的最新觀測結果，揭開了「參宿四」變暗的謎團，NASA的科學家表示，「參宿四」變暗或許是由於它噴射出了大量的熱物質，這些物質在進入太空之後，形成的塵埃將「參宿四」的光線給遮擋住了，這樣科學家們觀測它的時候，就發現它變暗了。
  • 困擾科學界多年的「參宿四」，詭異變暗讓人擔憂，如今謎團被揭開
    據報導，近期NASA發布了一項哈勃太空望遠鏡對於「參宿四」的最新觀測結果，揭開了「參宿四」變暗的謎團，NASA的科學家表示，「參宿四」變暗或許是由於它噴射出了大量的熱物質，這些物質在進入太空之後，形成的塵埃將「參宿四」的光線給遮擋住了，這樣科學家們觀測它的時候，就發現它變暗了。
  • 參宿四離奇變暗的原因找到了
    相信不少朋友對參宿四前段時間的騷操作都還印象深刻。這顆位於獵戶座肩部的著名恆星從2019年9月開始發生快速變暗，亮度一度降至只有正常水平的三分之一左右，這種變化肉眼可見。正因如此，參宿四的離奇變暗迅速吸引廣泛關注。眾多好事者紛紛推測，參宿四進入至暗時刻或許是它爆炸的前奏。
  • 參宿四變暗?要爆炸嗎?新天文圖片為您揭秘!
    摘要:參宿四是一顆變星，它能變暗也能變亮。參宿四通常是天空中第11顆最亮的恆星，處於獵戶座的右肩位置。但是在過去的幾個月中，它的亮度降低到通常亮度的38％，現在在夜空最亮的星中排第24位。天文學家觀測到紅超巨星參宿四變得暗了許多，並且還會繼續變暗幾個月。參宿四是顆變星，以能夠變暗變亮為人所知。但讓人大吃一驚的是，它仍在繼續變暗，視星等已經超過了1.56，而且還在變暗。這在天文學家觀察這顆恆星的幾十年裡都是前所未有的。
  • 參宿四為何離奇變暗?哈勃太空望遠鏡給出一種新解釋!
    天文學家對參宿四離奇變暗的研究還在繼續。 從2019年9月開始，參宿四亮度出現快速下降，迅速引起廣泛關注。要知道，這顆位於獵戶座肩部的著名恆星屬於紅超巨星，正處於瀕臨爆炸狀態。
  • 參宿四為何離奇變暗？哈勃太空望遠鏡給出一種新解釋
    天文學家對參宿四離奇變暗的研究還在繼續。從2019年9月開始，參宿四亮度出現快速下降，迅速引起廣泛關注。研究人員通過分析詹姆斯·克拉克·麥克斯韋望遠鏡（JCMT）的觀測數據發現，參宿四離奇變暗的原因很可能是出現巨型黑子，這些黑子至少覆蓋了恆星可見表面一半的面積。
  • 參宿四停止變暗,亮度快速反彈!這顆恆星要炸了嗎?
    在過去一段時間裡，北半球冬季夜空最具代表性的星座獵戶座中的著名恆星參宿四引起廣泛關注。因為自2019年9月以來，參宿四的亮度出現快速下降，已經降至一個世紀以來的最低水平。很多人不禁發問，這會是參宿四爆發的前奏嗎？
  • 天文學家夜觀天象，發現參宿四再次變暗，這意味著什麼
    就在你以為可以安全回到忽略參宿四的時候，那顆紅巨星又開始耍滑頭了。在第一輪變暗之後，參宿四又開始變暗了。此外，這種新的變暗與參宿四目前的亮度變化周期不一致，所以，這顆恆星又一次進入了聚光燈下。它的變暗事件發生在2019年9月到2020年2月之間，恆星的亮度變暗了近
  • 紅巨星「參宿四」突然大幅變暗 即將爆炸?
    參宿四，或者按照西方星座命名稱為獵戶座阿爾法星，是夜空中最明亮的恆星之一。從秋天到春天，人們都可以在夜空中清晰地看到它。然而，近幾個月來，它突然明顯變暗。參宿四屬於紅巨星。所謂紅巨星表示它比太陽的表面溫度低得多，而質量和體積卻都大得多。如果把參宿四放進我們的太陽系中，它的半徑大到甚至可能吞噬木星。參宿四年齡只有大約一千萬年。相比之下，太陽年齡有45億年。與所有恆星一樣，參宿四是通過將氫元素聚變成為氦元素來發光。但其氫氣供應已基本耗盡。
  • 哈勃望遠鏡數月觀察提供線索 紅超巨星「參宿四」變暗原因破解
    據美國國家航空航天局（NASA）官網近日報導稱，哈勃太空望遠鏡最新觀測結果表明，著名的參宿四前所未有地變暗，很可能是由於大量熱物質噴射到太空中，形成的塵埃雲阻擋了參宿四表面的星光而造成的。參宿四最為人所熟知的特點，就是它大到令人難以置信——質量相當於太陽的11倍，直徑則相當於1700個太陽排成一行——這意味著，如果把它放在太陽的位置上的話，它的外表面將一直延伸到木星軌道。 這樣一顆堪稱「怪物」的巨星，卻在近一年來不斷變暗，達到了地球上肉眼可見的程度，這在以前從未出現過。此次變暗被發現於2019年10月，到2020年2月中旬的時候，參宿四已經失去了三分之二的「光彩」。