最新研究認為參宿四變暗是由於塵埃遮擋造成的_風聞

歐南台甚大望遠鏡在去年1月與12月的觀測對比，顯示參宿四的亮度大幅降低。圖片來源：ESO/M. Montargès et al.

從去年底開始，有關獵户座亮星參宿四正在快速變暗的消息受到廣泛關注。它的亮度一度降至其通常亮度的40％左右，這個現象引發了很多猜測。有人認為參宿四很有可能正在迅速走向毀滅，即這顆紅超巨星恐怕就要發生威力巨大的超新星爆發了。甚至不少“杞人”開始擔心它的爆發是否會危害地球，另有一些人則有些興奮，因為有幸能目睹一次銀河系內的超新星爆發會是更完整的人生。

但在天文學界對此現象則保留了非常理性的看法，因為有很多理論可以解釋這一現象。比如華盛頓大學及洛厄爾天文台的科學家團隊就認為它不可能在短期內爆發，他們通過觀測與計算，得出的結論是：參宿四並不是因為即將爆發而變得暗淡，它只是因塵埃雲遮擋而被消光了。

來自華盛頓大學的天文學副教授艾米麗·萊夫斯克（Emily Levesque）與洛厄爾天文台的天文學家菲利普·梅西（Philip Massey）在arXiv上發表並被《天體物理學期刊·通訊》接受的論文報告：根據對參宿四的最新觀測數據並計算出這顆恆星的表面平均温度，他們發現，如果將參宿四最近的光度變化歸結為表面温度的降低，那麼它當前的温度比預期的要高得多。這個計算結果為普遍認可的恆星演化理論提供了支持，即紅超巨星在演化末期會拋射大量表面物質，從而出現這種變暗的現象，參宿四很可能就是從外層脱落了一些物質。

其實在紅超巨星上一直都能觀察到這一現象，這是此類恆星的正常表現，這些瀕死的膨脹恆星表面物質偶爾會被拋射出去，這些物質可能在恆星周圍凝結為塵埃雲。隨着塵埃的冷卻與消散，塵埃顆粒會吸收光輻射並阻擋我們的視線。

​阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列於2017年拍攝的參宿四圖像，顯示其表面可能存在對流單元。圖源：ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/E. O’Gorman/P. Kervella

天文學家確實一直認為，在未來10萬年內，參宿四可能會因核心坍縮而爆發為超新星，不過它近期的快速變暗現象並不一定説明它即將爆發。

除了塵埃雲的消光效果，另一種造成其變暗的可能是：來自恆星內部的強烈對流，將熾熱氣體升騰到參宿四表面，這些物質會在冷卻之後回落到恆星內部。區分這個可能性的一個簡單方法是確定參宿四的表面温度。

但是測量恆星的温度絕非易事，我們不能將温度計探入恆星並讀取數據。不過天文學家可以通過觀測恆星的光譜來計算出它的温度。艾米麗與菲利普一直在關注參宿四，他們利用亞利桑那洛厄爾天文台的4.3米望遠鏡觀測並獲取了參宿四的光譜數據。

大犬座VY的可見光圖像，這是一顆被塵埃遮蔽的紅超巨星，拍攝於2005年。圖源：NASA/ESA/R. Humphreys/University of Minnesota

明亮恆星發出的光通常過於強烈，以至於無法獲得準確的光譜數據，艾米麗與菲利普團隊通過濾光裝置抑制了光譜信息，這樣就可以從中識別出一個特殊信號：氧化鈦分子對光的吸收。

氧化鈦會在參宿四這樣相對温度較低的巨星表面產生並積累，它吸收特定波長的光，在恆星光譜中形成吸收譜線，可以用來確定恆星的表面温度。

艾米麗與菲利普以2月14日的觀測數據計算出參宿四的平均表面温度約為3325攝氏度，這僅比在它開始急劇變暗之前的2004年獲得的數據低50-100攝氏度，這個結果使研究者懷疑參宿四是否真的在變暗。

包括我們的太陽在內，大部分恆星都通過對流將熱氣體從內部輸送到表面並在冷卻後回落，就像鍋中沸騰的水產生的上下對流。

在太陽上這樣的對流單元數量極多，面積較小，但是在像參宿四這樣體積巨大、温度較低、引力較弱的紅巨星上，這種對流單元會非常巨大，通常覆蓋整個恆星表面只有少數幾個巨大的對流單元。

如果造成參宿四變暗的原因是這些巨大的對流單元造成的，那麼艾米麗與菲利普團隊2020年測到的温度必須比2004年獲得的温度有巨大差異，而不是僅僅100攝氏度。

計算機模擬的紅超巨星對流現象。圖源： Bernd Freytag/Uppsala University

菲利普·梅西認為：與2004年的光譜數據對比表明，參宿四的表面温度沒有明顯變化，因此可以確定造成其亮度變化的原因“必須”是塵埃雲的消光效應。

天文學家在其它紅超巨星周圍也發現了塵埃雲，更多類似的觀測結果能夠佐證參宿四周圍的混沌景象。

事實上過去幾周的觀測表明參宿四已經開始變亮了，儘管幅度並不明顯。

紅超巨星是非常活躍的恆星，天文學家將繼續跟蹤觀測參宿四的微妙變化。對它的温度波動、塵埃變化以及對流單元等現象理解的更多，才能更好地理解它們並認識到它何時會發生真正的質變，比如超新星爆發。

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編譯：酆都御史

原文：Astrophysical Journal Letters

arXiv:2002.10463 [astro-ph.SR]. arxiv.org/abs/2002.10463

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觀察者：@酆都御史 | 頭條號：心繫宇宙天地寬 | 微信公眾號：大好山水中人