尘埃云|15亿倍太阳的参宿四,一旦超新星爆发,会对地球造成破坏吗?

每个季节在夜空中都有其独特的星座,冬季最有代表性的星座就是猎户座。在北半球清新、晴朗的冬夜,抬头就能轻易将其辨认出来。而构成猎户座右肩位置的参宿四是一颗膨胀的红色超巨星,距离地球约724光年,也是我们星球上全天可见的第10颗最亮的恒星。

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然而在2019年秋天,参宿四开始明显变暗,到2020年2月时失去了大约三分之二的亮度。因此一些天文学家推测,参宿四可能即将爆炸变成超新星。但奇怪的是,参宿四在2020年4月恢复了正常亮度,原因不明。不过日前发表在《自然》上的研究论文解开了参宿四亮度诡异变化的谜团。
参宿四是一颗怎样的恒星?
参宿四(英文名为Betelgeuse)是一颗非常大而明亮的红超巨星(red supergiant),天文编号为猎户座Alpha星,质量约为太阳质量的17倍,距离地球约724光年。其中参宿四当前的半径是太阳半径的1180倍,体积约为太阳的15亿倍。也就是说,如果将参宿四放在太阳的位置,则它的表面边缘大约是在木星轨道附近。

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自人类发现参宿四以来,科学家就对参宿四做了很多研究。它是人类发现的除太阳外第一颗拥有太阳黑子的恒星,也是除我们之外唯一一颗我们可以直接详细描绘其表面的恒星。
因为即使在正常情况下,参宿四的亮度也会有所不同。它的外层是一个由密集热气体和等离子体组成的冒泡热汤。随着热物质上升到表面,恒星变亮;当物质落向核心时,恒星会变暗。这种对流循环使参宿四有一个不规则调光开关,大约每400天左右波动一次。而它的亮度也大约每六年变化一次,尽管天文学家不知道为什么。
若按目前恒星演化理论来看,参宿四已经来到恒星演化晚期,科学家预测参宿四将在未来10万年爆炸成 II 型超新星,之后变成一颗中子星。值得一提是,超新星爆发是有条件的,只有8-10倍以上质量的恒星才会发生超新星爆发。如果质量和太阳相仿,那么结果只会形成白矮星,而我们的太阳距离变成白矮星还有50亿年左右。
参宿四诡异大变暗!
红超巨星亮度的大幅度变暗并不一定是它即将死亡的迹象,因为现阶段,科学家对恒星的亮度在此类事件发生之前是如何发展的了解还不够。不过参宿四的诡异变光,还是将天文学家吓一大跳。

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2019年10月开始,参宿四的亮度急剧下降。到了12月7日,其亮度更是创下了历史新低。之后参宿四的亮度出现不规则变化,一下子变亮,一下子变暗,持续整整一个月时间。到了2020年1月,参宿四的亮度又开始降低,并在4月份恢复到预期的亮度水平。就目前来看,参宿四的情况已稳定下来了,尽管可见波长仍再继续变暗。
一般来说,光度的异常变化发生在随时会转变成超新星的恒星上。这也是为什么参宿四的诡异变光,牵动了众多科学家的心的原因。

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那究竟是什么原因导致参宿四出现如此现象呢?可能是恒星在“打喷嚏”。
一些科学家将此现象归因于阻挡光的尘埃云,而另一些科学家则认为参宿四表面的大星斑可能是罪魁祸首。一项新的研究支持了前者的假设,法国巴黎天文台和比利时鲁汶大学的 Miguel Montargès 的团队使用了欧洲南方天文台超大望远镜上的多种仪器研究参宿四的亮度变化。