重回明亮恆星榜單,參宿四的光芒重現,原來是塵埃擋住了星光?

參宿四再次亮起

重回明亮恆星榜單,參宿四的光芒重現,原來是塵埃擋住了星光?

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。

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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,但變化週期不夠穩定,所以很多人想知道是什麼因素影響著它的變化。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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;在人們想象中,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。

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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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