參宿四是在鬧著玩嗎

2021-01-13 牧夫天文

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原作：饒世豪

校對：牧夫校對組

編排：饒世豪

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦

參宿四是位於獵戶座手臂上的半規則變星、紅超巨星，是夜空中除了太陽以外第十二亮的恆星，是冬季大三角三顆星中的一顆（其餘兩顆是南河三和天狼星）。


從去年十月開始，關於參宿四即將發生超新星爆炸的猜測引起了廣大天文愛好者的關注。就在上周，美國一名學生在Twitter上發布了一則突發新聞，稱數據顯示了參宿四的變暗戛然而止，變為突然的亮度上升。


圖為不同時間尺度下參宿四的亮度變化。大的時間尺度下，可以發現參宿四的亮度在一定範圍內波動，但在最近一段時間出現顯著的下降。中等時間尺度下，可以明顯看出參宿四亮度的周期性脈動，有研究表明，這種顯著的脈動有423天或425天的周期。更大時間尺度的研究還表明參宿四的亮度有5.7年、6.5年、8.8年、20.5年疊加的周期。

1965-2020間V波段星等變化

https://www.aavso.org/LCGv2/

2010-2020間V波段星等變化

https://www.aavso.org/LCGv2/

關於參宿四為何亮度達到觀測歷史最低，科學界仍然爭論不休。一種觀點認為，參宿四是一顆半規則變星，其亮度變化是很正常的現象， 這次它是朝向地球一側噴射出了物質（這種物質拋射對地球幾乎毫無影響，比如太陽有時的日冕物質拋射，對人類社會造成過的重大事故屈指可數，700光年外的參宿四更難以造成顯著影響），物質冷卻後變暗，遮擋住了恆星本身的亮光。這就像太陽上的日珥和暗條一樣，當日珥發生在太陽邊緣時，我們看到的是一個環狀的結構，當日珥發生在面朝地球時，拋射出來的物質遮擋住了太陽表面的亮光，我們看到的就是暗暗的條帶。因此，「變到歷史最暗」並不一定是超新星爆炸的前兆。

從時間相對接近的另一次觀測（PTOB）中可以看到，參宿四的亮度只有較小幅度的增加，如果考慮了觀測誤差，亮度增加也沒有很高的可信度。更不意味著參宿四馬上要「爆炸」。

第一張圖是日珥，第二張圖是暗條，它們是同一種太陽活動的不同表現形式。環狀物質密度比周圍高，但是溫度比周圍低，因此在太陽表面形成暗條；太陽邊緣的環狀物質對比更暗的背景上則表現為日珥。

發完Twitter後，這位同學又觀測了一次，他的數據也表明參宿四仍然在變暗。綠色點是另一名研究者的觀測數據，與前一名同學相比，他計算得出的亮度更低，誤差分析有待進一步跟進。


如果參宿四還遵循著四百二十天左右的脈動周期的話，這個月（2020年2月）將會看到其亮度達到最低點並且回彈，如果過了這段時間，它的亮度還在持續下降的話，那就真的是一個BREAKING NEWS了。

在中國古代，曾經見過一類恆星，它不像其它恆星會乖乖待在自己位置上，也不像行星那樣無時無刻不著急趕路，它會毫無徵兆的出現，悠閒地在一個地方坐一會，過了一段時間，又消失不見，就像客人登門拜訪後離去一樣，中國人將它稱為「客星」，1054年宋代記載了一顆客星，甚至白天肉眼可見，演化到了現在，它的遺蹟就是耳熟能詳的蟹狀星雲。


超新星是大質量恆星（大於八倍太陽質量）演化到末期終結自己生命時產生的現象，這時的恆星十分不穩定，內部耗盡了燃料，使得內部的熱壓力無法抵擋重力，恆星向內坍縮，當坍縮的物質撞擊到恆星內部核反應形成的緻密鐵核後，物質被反彈回去、拋射到宇宙空間中，產生超新星爆炸，內部的核形成中子星，這便是比較經典的超新星爆炸模型。這一爆炸釋放的能量可以與太陽一整個生命周期釋放的能量相當，超新星爆炸產生的亮度可以與其宿主星系媲美。大爆炸的殘骸就是有如蟹狀星雲的超新星遺蹟。

(a)在一個巨大的、演化到末期的恆星中，洋蔥狀元素殼層發生聚變，在最內部形成一個鐵核。(b)這個核達到錢德拉塞卡質量並開始坍塌。核心的內部部分被壓縮至中子。(c)導致流入的物質反彈。(d)形成向外傳播的激波前沿(紅色)，衝擊波開始形成並儲存。(e)但它被一個可能存在中微子相互作用的過程重新激發。周圍的物質被吹走。(f)只留下簡併的核心。


參宿四爆炸後，將點亮整個夜空，亮度甚至可以與滿月相當。

參宿四處在其一生中最不穩定的一個階段，Wikipedia上的預測說它將在十萬年內的任意時刻爆炸。


概率比春晚搖到888元現金紅包還低。一是參宿四距離地球724光年遠，想像一下手榴彈在1000米開外和5米開外爆炸的威力差別，參宿四的爆炸不足為懼；二是超新星爆炸產生的噴流掃過地球的概率極低，手槍擊中1米遠的靶子不會被人誇讚，但200米仍然能擊中那便是神槍手了，希望參宿四不是那個神槍手，它的「自殺式襲擊」不會為我們帶來伽馬射線暴的困擾；三是第二條不一定成立，因為並不是所有超新星爆發都是伴隨著噴流。


有生之年若是能看到獵戶自斷一臂，或是說臂上的亮星變為更壯麗的超新星遺蹟，像是獵人肩上馱了一隻鷹，繼續協助獵戶，那便是萬年一遇的奇景了。


最後，給讀者留下一個思考題。

參考：
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1912/1912.12539.pdf

https://www.aavso.org/LCGv2/

https://en.wikipedia.org/wiki/Betelgeuse

https://en.wikipedia.org/wiki/Supernova

https://mp.weixin.qq.com/s/xLj6yYGkoi62x4zaFCWT9A

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    中文簡介：參宿四作為變星亮度變化50%是正常現象，但是在今年二月初參宿四的亮度下降了三倍。像參宿四這樣的紅超巨星可以產生巨大的恆星斑，比太陽本身都大得多，事實上可以覆蓋表面的大片區域。恆星上特別大的粉刺會導致它變暗嗎？
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  • 巨大的參宿四,比太陽大了7億倍;危險的參宿四,隨時都可能爆炸
    不過在天文學家們看來，參宿四也是我們最熟悉的星體中最有可能發生超新星爆發現象的一顆。在我國傳統星相學中，參宿四為參宿第四星，西方稱它為又稱獵戶座α星或者獵戶座一等星，如今的參宿四正處於紅超巨星階段，體積膨脹到近乎瘋狂的階段，直徑相當於太陽的900倍左右。
  • 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」。
  • 參宿四或將爆炸?
    在這個周末前夕的夜晚（12月20日），社交媒體上開始出現關於參宿四的討論，引發討論的源頭，是維拉諾瓦大學的研究者12月8日發表的一篇討論「紅巨星參宿四的衰弱」的論文。來自美國變星觀測者協會（AAVSO）的光變曲線證明了參宿四確實暗了一個星等，或者比原先的星等多了0.5到1.5。那天的夜空是晴朗的，便於觀測，於是我們來到位於維吉尼亞州諾福克的停車場的屋頂進行觀測。
  • 參宿四爆炸會對地球產生毀滅性的影響嗎?
    我們常說的參宿四(Betelgeuse)為參宿第四星，又稱獵戶座 α 星(α Orionis)，是一顆位於獵戶座星座的紅超巨星(獵戶座一等星)。在這裡小編就給大家談談如果參宿四爆炸可能會對地球造成什麼影響。
  • 參宿四要爆炸了?
    不過，看起來參宿四很可能就是下一顆，而且很快就會爆發。參宿四在獵戶座中的位置 / 網絡參宿四是位於獵戶座的一顆紅色超大恆星，它是冬季夜空中最亮的恆星之一，通過肉眼可以很容易看到。 ALMA拍攝到的參宿四，也是迄今解析度最高的太陽系外恆星照片 / ALMA在過去的一段時間裡，參宿四的亮度變化非常奇怪。
  • 參宿四真的會爆炸嗎?我們是否處於危險境地之中?
    圖解：在這張由日本國家天文臺提供的圖片中，我們可以看到一張由智利境內的一臺ALMA望遠鏡拍下的參宿四的照片。相關問答如下：問：獵戶座的其中一顆恆星突然變暗了很多，這是真的嗎？回答：你一定是在說參宿四，獵戶座的一顆一等星，常常因其在北半球冬季的可見性而被認為是冬季星座。
  • 參宿四亮度劇烈變化,萬一超新星爆發,碎片會飛到地球嗎?
    關於參宿四的質量比較爭議，主要是因為參宿四的距離無法準確測量的原因。但參宿四這種紅超巨星的米粒組織已經完全變形，參宿四可能上會出現一個或者兩個巨大的對流胞，造成參宿四光度變化起伏很大。這次亮度變化後參宿四會超新星爆發嗎？
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  • 640光年外的參宿四超新星爆發，真會威脅到地球嗎？
    關於世界末日的傳聞想必各位已經看得不要不要了，無論是真正的五大生命滅絕事件，還是諾查丹瑪斯或者霍金的預言，末日論總是出鏡率最高的，各大媒體分析時會將超新星爆發作為一個非常重要的威脅而列在其中，因為地質史上的滅絕事件據信有多次是超新星爆發造成，作為距離地球最近，在未來最有可能爆發成超新星的參宿四，會真的威脅到地球嗎？
  • NASA發布獵戶座參宿四亮度突然變低,這是要爆發超新星的節奏嗎?
    根據哈勃望遠鏡的觀測，在十月底發現參宿四突然變得明顯暗淡，這表示什麼含義？參宿四最近就要超新星爆發了嗎？ 參宿四是怎麼樣一顆恆星？ 參宿四是獵戶座α星，是全天第九亮星，赫歇爾在1836年首先發現了參宿四是一顆光度變化的變星，他發現參宿四的在1836-1840年亮度增加，之後則漸漸降低，在1849年時有一個很明顯的短周期變化，在1852年時達到最高峰，後續觀測中每隔幾年都有非常明顯的亮度變化。
  • 追蹤參宿四創傷性爆發
    科研團隊從去年年初開始使用哈勃（Hubble）分析參宿四（Betelgeuse）這顆龐然大物。他們的觀測是哈勃望遠鏡為期三年的研究的一部分，該研究旨在監測恆星外部大氣的變化。參宿四是一個可變的恆星，在420天的周期中會膨脹和收縮、變亮和變暗。哈勃望遠鏡對紫外線的敏感度使研究人員能夠探測到這顆恆星表面上方的層，這些層是如此之熱（超過20000華氏度），無法在可見波長下被探測到，這些層被恆星的湍流對流單元鼓泡到表面部分地加熱。
  • 參宿四隱藏了一個可怕的秘密,與它何時爆發有關
    參宿四。ESO / Digitized Sky Survey 2參宿四爆發了嗎？這可能是最近天文愛好者之間問得最多的一個問題。而在1月6日舉行的第235屆美國天文學會會議上，路易斯安那州立大學的天文學家Manos Chatzopoulos認為，參宿四這顆紅巨星身上可能還隱藏了一個可怕的秘密。
  • ESO望遠鏡拍到最新參宿四表面圖像,終於知道參宿四為何變暗了
    對於恆星觀測者而言，參宿四一直是夜空中的一座燈塔，然而它在去年年底開始變得暗淡。在寫下這句話的時候，參宿四的亮度僅有它正常亮度的36%，這一變化甚至肉眼可見。天文愛好者和科學家們一樣，都迫切希望能找到更多有關這史無前例的暗淡的信息。
  • 參宿四爆發成超新星時,會對地球產生影響嗎?
    金星地球火星甚至木星的軌道，這顆巨星位於獵戶座，是夜空中最亮的十顆恆星之一，它的名字叫參宿四是一顆紅巨星大小在太陽直徑的700到1000倍之間波動，參宿四是銀河系中最大的恆星之一，它的亮度大約是可見光的10000倍，如果人眼能看到所有波段的光，它將是夜空中最亮的恆星，參宿四正在接近它生命的盡頭，在他1000萬歲的時候，它就已經是一個古老的超級巨星了，參宿四會通過