這次來真的了?太陽的「鄰居」開始異乎尋常地變暗,疑似即將爆發

2020-08-14 魅力科學君

恆星不是永恆的,每一顆恆星都有「壽終正寢」的那一天,質量越大的恆星,其壽命就越短。對於那些大質量的恆星而言,在它們走向終結的時候,往往會發生威力無以倫比的超新星爆發,在那一刻,它會拼盡全力向宇宙中發出最後的吶喊,其釋放出的能量甚至可以與整個星系媲美,因此超新星爆發也被稱為宇宙最壯麗的事件。


在太陽系的附近,就有一顆可能會發生超新星爆發的恆星——參宿四(Betelgeuse),這顆恆星位於獵戶座,距離太陽只有大約725光年,算得上是太陽的「鄰居」了。參宿四的直徑是太陽的700倍以上,但質量卻僅為太陽的14至20倍,其演化進程正處於「紅超巨星」階段,這也是大質量恆星的「生命末期」。


多年以前,天文學家就估計參宿四會在未來的數百萬年內發生超新星爆發,而近段時間的觀測數據則暗示了參宿四的爆發可能會在更短的時間內發生。

從2019年10月開始,天文學家就注意到參宿四一直在變暗,隨著這個過程的持續,在2020年2月的時候,參宿四的光度已降至歷年觀測數據的最低水平(如下圖所示),以至於當時有不少人都認為,參宿四可能即將爆發。


然而想像中的超新星爆發沒有發生,後續的觀測數據表明,在降至「谷底」之後,參宿四的光度又出現了穩定的回升,隨後又逐漸回到了正常範圍內。

看上去這似乎是虛驚一場,但此事並沒有就此結束,因為在接下來的時間裡,天文學家發現參宿四這個太陽的「鄰居」開始異乎尋常地變暗,疑似即將爆發,這就意味著,有可能參宿四這次來真的了,宇宙最壯麗的事件,或許即將在725光年外上演。


上圖顯示了各大天文臺對參宿四光度的觀測數據,時間為從2018年底一直到現在,其中綠色和藍色的點代表來自地面的觀測數據,紅色的星星圖樣則代表來自「STEREO」(日地關係天文臺)的觀測數據。(註:「STEREO」是NASA和約翰.霍普金斯大學聯合研發的兩個太陽探測器,於2006年發射升空,它可以從太空中的有利位置觀測參宿四。)


(圖為「STEREO」的日球成像儀拍攝到的參宿四)

「STEREO」的觀測數據顯示,從2020年6月下旬開始一直到現在,參宿四又一次變暗,需要注意的是,與以前相比,這次參宿四的變暗是異乎尋常的,為什麼這麼說呢?這是因為參宿四是一顆變星,它的光度會周期性地發生改變,從以往的觀測數據來看,參宿四通常會經歷持續420天左右的光度循環,而這一次的變暗卻整整提前了差不多1年的時間。

看到這裡,可能有人會問了,為什麼參宿四的變暗會與「疑似即將爆發」有關呢?要回答這個問題,我們需要簡單了解一下恆星的內部機制。

在恆星的內部一直存在著兩種力量的較量,其中的一方是恆星的重力,它的方向是向內的,另一方則是恆星內部的核聚變反應提供的輻射壓力,它的方向是向外的。通常情況下,這兩種力量都是處於一個動態的平衡,大概如下圖所示。


當恆星內部的核聚變反應較弱時,其光度也相應地降低,這時重力就會佔到上風,星體就會在重力的作用下收縮,但這又會導致恆星內部的溫度和壓強升高,從而使恆星內部的核聚變反應大幅增強,其光度也相應地增加,在這種情況下,向外的輻射壓又會佔據上風,於是星體開始膨脹,在膨脹以後,恆星內部的溫度和壓強又會降低,核聚變反應也隨之減弱……如此反覆。

由此可見,參宿四的光度開始異乎尋常地變暗,就可能暗示了其內部的「燃料」已經快要「見底」了,如果真是這樣的話,它的重力就即將完全佔據上風,在接下來的時間裡,強大的重力就會將其核心無限地壓縮,直到發生宇宙最壯麗的事件——超新星爆發。


需要指出的是,雖然從宇宙的尺度上來講,參宿四算得上是太陽的「鄰居」,但是725光年的距離其實還是很遠的,即使是參宿四這次來真的了,它爆發時產生的物質激波也不會對我們產生絲毫影響,我們唯一需要注意的就是超新星爆發產生的伽馬射線暴

好消息是,參宿四的自轉軸與地球有一個20度的夾角,而伽馬射線暴是沿著恆星的自轉軸方向發射的,也就是說,地球並沒有被參宿四「瞄準」,因此我們完全不必為此擔心。


好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

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