不負眾望!參宿四再一次點亮夜空!

2020-12-03 天文在線

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參宿四再次亮起

大家最喜歡的紅超巨星再次變亮了。美國變星觀測者協會(AAVSO)一直在追蹤參宿四,因為它逐漸恢復了正常的亮度。在撰寫本文時,它約為典型視覺亮度的95%。超新星迷們將不得不等待更長的時間。

參宿四最近的光變曲線。來源: AASVO/@betelbot

二月份時,參宿四因為變得非常暗淡而再次引起轟動。這次,參宿四暗淡到有經驗的觀測者能通過肉眼輕易地察覺到。作為一顆變星,參宿四確實會經歷光亮和暗淡的時期,但變化周期不夠穩定,所以很多人想知道是什麼因素影響著它的變化。

恆星的亮度可為好幾種因素所改變。例如,造父變星會因為膨脹和收縮而改變亮度。這是因為造父變星膨脹的時候,它會因其外層的氦發熱而擴大,而在氦冷卻之後收縮。由於脈動效應是有規律的,天文學家可以用造父變星作為標準燭光來測量相鄰星系之間的距離。

參宿四的模擬顯示對流區域。來源:Bernd Freytag

參宿四是半規則的變星,因此其作用機理有所不同。作為紅超巨星,其直徑比火星的軌道寬,但其外層非常分散。這意味著層是對流的。內部的氣體被加熱並向上流動至表面,之後冷卻並再次沉入恆星中。這種對流現象也發生在太陽中,但是與整個太陽相比它們微不足道。在參宿四上,單個對流區域可以佔據恆星表面的很大一部分。

因此,一個比較普遍的觀點是,最近的暗淡是由於異常大的對流區域引起的。隨著大量氣體洩漏到地面並冷卻,參宿四的亮度將比平時更暗淡。但是一項新的研究表明情況並非如此。

該團隊不只是測量參宿四的亮度,而且也查看其光譜。星光的光譜線通常用於確定恆星的化學成分,因為每種類型的元素和分子都有獨特的光譜線圖案。但是這些受到其環境的影響並且根據其壓力和溫度會產生略微不同。因此,該團隊使用光譜線來測量參宿四的表面溫度。然後,他們將其與2004年參宿四亮度的測量結果進行了比較。

參宿四的光譜顯示其溫度變化不大,該結果出自天文學家Emily M. Levesque和Philip Massey。

他們發現,參宿四的溫度有所下降,從2004年的3650開降到2020年的3600開。這可能是表面對流造成的,但對流遠不足以導致它變暗。如果參宿四的大氣層像造父變星那樣徹底膨脹,那麼它也應該發生造父變星那般的溫度變化,所以這不是答案。那還剩下一個可能的罪魁禍首:塵埃。

事情可能是這樣的,參宿四噴出了一團氣體和塵埃。從地球視角看去,這些塵埃在參宿四表面延展,阻擋了部分星光,使參宿四看起來比它本身更暗。這個想法與2009年的觀測結果一致,當時在這顆恆星附近觀測到了羽流。

參宿四最終將變成一顆超新星,但這絕對需要很長時間。在那天來臨前,參宿四會持續向我們提供大量的信息,從中可知一顆瀕死的恆星如何走到生命盡頭。

相關知識

參宿四通常是夜空中最亮的第十顆星,並且是在獵戶座中僅次於參宿七的第二亮星。它是一顆明顯微紅的半規則變星,其表觀幅度等在+0.0和+1.6之間變化,其顯示範圍是任一等星的最寬泛範圍。在近紅外波段,參宿四是夜空中最明亮的恆星。其拜耳名稱為α獵戶座,拉丁文名稱化為Alpha Orionis,縮寫為Alpha Ori或α Ori。

參宿四被歸類為光譜類型M1-2的紅色巨星,是肉眼可見的最大恆星之一;在人們想像中,它是太陽系的中心,它的表面位於小行星帶之外,它將吞沒水星、金星、地球、火星,以及可能還有木星的軌道。儘管這樣,銀河系中仍有一些更大的紅色巨星,其中包括仙王座星和大犬座VY星。參宿四的質量計算範圍從略低於太陽質量的10倍到略高於太陽質量的20倍不等。

經過計算發現,它距離太陽約700光年,且表明了它的絕對星等約為-6。不到1000萬年前,參宿四由於其巨大的質量而進化迅速,其被預計最有可能在10萬年內,將以超新星爆炸而結束其進化。從獵戶座OB1星系團(這包括獵戶座腰帶上的恆星)的誕生地被噴射出後,人們觀察到這顆失控的恆星以30km/s的速度移動穿過星際介質,在整個4光年寬的範圍內產生弓形波。

作者

FY:Astronomical volunteer team

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    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。
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    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。這次很有可能只是一次正常星變,參宿四將回到其常規亮度。沒錯,我明白因為參宿四在650光年以外,所以任何在它表面發生的事情都發生在幾百年以前。但天文學家談論一次事件是基於他們觀測結果,而非光到達我們這裡需要多長時間,因為相對於同一事件以不同速度觀測的觀察者將測出不同的經過時間。
  • 參宿四「隨時」有可能爆炸,我們能觀察到這種現象嗎?
    參宿四是太空中最明亮的恆星之一,位於獵戶座中。該天體的重量約是太陽的17倍,體積約是太陽的300倍。根據科學家的說法,現在這顆宇宙巨人隨時都有可能爆炸,並變成超新星。從地球上看,它將看起來像一場盛大的燈光秀。
  • 參宿四突然變暗是星冕洞作怪?
    參宿四位於獵戶座,距離地球500光年,是夜空特別明亮的恆星之一。參宿四屬於脈動變星,就像心跳一樣,不停地收縮和膨脹,半徑在 684 ~ 1172 R⊙ 之間變化,導致變光周期有一個425天的短周期和一個5.7年的長周期。天文學家們還觀察到了參宿四的噴發現象。2020年4月以前,歐南天文臺超大望遠鏡開始拍攝的參宿四的亮度已下降至正常水平的40%。一些天文學家猜測參宿四即將變成超新星,將大多數物質排入太空,進入生命盡頭。
  • 距離太陽系634光年的參宿四發生超新星爆發,我們會看到什麼?
    參宿四爆炸了就是一顆超新星,它的光芒將會照亮整個銀河系,我們地球上看到的當然就非常亮非常亮了。這個亮度有多大呢,科學家預測,可以達到目視星等-12等。可能大家對這個「星等」不太熟悉,雖然過去時空通訊也多次介紹過這方面知識,但為了更好地回答這個問題,還是再簡單說一下。
  • 等待參宿四:這顆爆炸之星怎麼了?
    窮根究底是位於它左肩的阿爾法獵戶座(Alpha Orionis),也就是參宿四(Betelgeuse),看起來非常暗淡,是21世紀最暗淡的一次。維拉諾瓦大學研究員發表了《附近紅超巨星參宿四在變暗》一文,引起社交媒體廣泛關注。晚上,參宿四發展趨勢引起熱論。隨後,美國變星觀測協會(AAVSO)用光曲線進行估測,證實了這顆恆星暗淡了一個星等,比原來星等(+0.5到+1.5)暗淡了一大半。天空澄清,在維吉尼亞州諾福克市中心的屋頂觀景臺抬頭一看,參宿四確實明顯變暗,比附近的星等為+1的畢宿五還要暗。
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    導讀:在宇宙尺度上,參宿四距離地球比較近,為725光年,這意味著我們現在從地球上看到的暗淡現象發生在1300年左右。科學家們不能完全確定這顆恆星已經做好了爆炸成為超新星的準備,因為沒有人知道一顆恆星在形成超新星之前會做什麼。