这颗星星突然变暗引全球关注,哈勃望远镜揭秘“烟雾弹”

去年冬天,参宿四的亮度突然急剧下降,引发全球天文爱好者关注。人们一度猜测,已经“年迈”的参宿四是否将要超新星爆发(或者说已经超新星爆发,因为我们在地球上看见的是700年前的参宿四)。

如今,参宿四已经恢复正常亮度。幸运的是,从去年年初开始,哈勃太空望远镜就在监测这颗红超巨型的紫外光谱,让科学家们可以复盘始末。

8月13日,一篇发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上的论文引用哈勃观测数据得出结论:这一出戏其实是由参宿四“自导自演”的烟雾弹:它将大量热物质喷射到太空中,冷却成一团尘埃云,遮挡住了它自身的光芒。

夜夜减清辉

四个角组成方框,当中横排三个点,猎户座是天空中最易识别的星座之一。而参宿四(Betelgeuse)是四个角上的一颗,拜耳命名法称作猎户座 α。在中国古代天文中则属于西方白虎七宿中的参宿,即杜诗“人生不相见,动如参与商”中的“参”。

参宿四是冬季夜空中最亮的恒星之一,和大犬座的天狼星、小犬座的南河三一起构成了美丽的冬季大三角。

参宿四质量是太阳的十多倍,作为一颗红超巨星,它已经处于恒星生涯的末期,因内核复杂的聚变过程而膨胀。如果放在太阳的位置上,它的外表面将伸到木星轨道之外。

从2019年10月开始,参宿四持续变暗,连肉眼都可以察觉。到2020年中旬,它失去了近三分之二的光辉,达到近百年来最弱水平。

当时,一些人猜测参宿四的异变是超新星爆炸的前兆,也有人认为。参宿四本身就是一颗变星,以420天为周期膨胀收缩,变暗只是一种周期性现象。

浮云能蔽日

哈佛和史密森尼亚天体物理中心的一个研究小组,利用哈勃观测数据提出了新的解释。

在表面湍流的加热作用下,参宿四外层大气温度高达10000摄氏度以上,在可见光波长下无法被探测到。哈勃望远镜捕捉到的紫外线,却能识别其中的“暗流”涌动。

在2019年9月、10月和11月,哈勃望远镜都观测到恒星东南部有高温、稠密的物质向外移动,穿过大气层。大约一个月后,参宿四在整体亮度下降的同时,南部显著变暗。

根据研究人员的估算,这种炽热物质的速度超过32万公里/小时,亮度是参宿四正常亮度的2到4倍。它们最终到达数百万英里以外的地方,足以冷却形成尘埃。

到2020年2月的时候,尽管参宿四从可见光来看仍在变暗,但紫外光谱显示其外层大气活动已回归常态,预告了参宿四在2020年4月的亮度恢复。

当然,为什么参宿四会突然“发脾气”,向外喷射大量等离子体,科学家们仍不得而知。所有的恒星都在持续减肥,但参宿四此次变暗期间损失的质量大约是正常情况下的2倍,比太阳的正常流失高出3000万倍。一种猜测是恒星自身周期性向外膨胀的脉冲波起到了推波助澜的作用。

此时此刻,这颗暴躁恒星距离太阳很近,哈勃已经看不清楚。该研究小组希望在参宿四下一个周期性扩张开始时,利用NASA的日地关系天文台再次启动调查。