等待參宿四:暴風之星怎麼了?

天文在線 發佈 2019-12-28T14:22:56+00:00

「參宿四的消失是奇觀還是遺憾?」你有沒有注意到獵戶座——冬季最具有代表性和我們最熟悉的星座之一——這幾天看起來有些......不同了?罪魁禍首是它上肩的獵戶座阿爾法星,參宿四,它看起來十分暗淡,這是它21世紀以來最為暗淡的時候。這顆離我們不遠的候選超新星什麼時候會爆炸?

參宿四的消失是奇觀還是遺憾?

你有沒有注意到獵戶座——冬季最具有代表性和我們最熟悉的星座之一——這幾天看起來有些......不同了?罪魁禍首是它上肩的獵戶座阿爾法星,參宿四,它看起來十分暗淡,這是它21世紀以來最為暗淡的時候。

這顆離我們不遠的候選超新星什麼時候會爆炸?以及如果它爆炸了會是什麼樣子?

圖片來源: 2019年12月21日,獵戶座與變暗的參宿四。

和所有優秀的天文及宇宙的故事一樣,這個故事從周五開始,一直持續到周末假期。星期五晚上,我們開始在社交媒體上看見關於參宿四的討論,並且挖出了人們興奮的根源:一篇維拉諾瓦大學研究員在12月8日發表的論文《附近紅巨星參宿四的消弱》。美國變星觀察協會(AAVSO)的光變曲線估計證實了這顆恆星確實消退了大約一個星等,或者說比它通常的星等+0.5到+1.5稍微高了一半。當注意到天空晴朗後,我們前往維吉尼亞州諾福克市中心的停車場屋頂觀景台去看看。參宿四確實明顯變暗了,比它附近星等+1級的畢宿五要暗一些。

現在,對於像參宿四這樣的可變恆星來說,變化不大並不罕見……但是如此大的傾角總是會給天文界帶來停滯。天文學家約翰·赫歇爾爵士(Sir John Herschel)於1836年首次注意到一顆紅色巨型恆星——參宿四,其質量是太陽的12倍,距離我們約有700光年,它的變化是橘紅色的檳榔色。目前,該恆星的膨脹半徑約為八倍天文單位(AU)。如果您將其俯衝到我們太陽系的中心,則參宿四可能會一直延伸到木星軌道之外。

圖解:我們(微弱的)寄宿星,與包括參宿四在內的鄰星相比。 圖片來源:Dave Dickinson

這一事實還使天文學家用來自威爾遜山天文台2.5米望遠鏡的第一批粗光學干涉儀測量來測量參宿四的50毫秒的物理直徑。在1980年代後期,天文學家將其用於新興的孔徑掩膜干涉技術中,從而獲得了參宿四的第一個直接「圖像」。

圖解:紫外線中的脈動參宿四。來源:NASA/HST

參宿四一直以來引人注意,因為它是我們銀河系中附近超新星的最接近候選者之一。我們經常在遙遠的星系中看到超新星,但是還從未在我們的銀河系中用望遠鏡看到。1604年,位於蛇夫星座的開普勒星是銀河系中最後觀測到了超新星,儘管附近的大麥哲倫星雲中的超新星在1987年表現出色。

像參宿四這樣的紅色巨星生命很短,在不到一千萬年的時間裡,會耗盡它氫燃料儲備。這顆恆星註定會經歷核心內爆、大量坍塌和反彈,成為II型超新星。這種爆炸可能發生100,000年後......或者是今晚。

圖解:依舊在減弱......我們在2019年聖誕節期間通過簡要的智慧型手機捕捉了維吉尼亞海灘上的參宿四和獵戶座。來源:Dave Dickinson

參宿四亮度減弱是一場真正壯觀表演的前奏,還是一場錯誤的警報?天文學家們不確定,但是距離我們700多光年的超新星事件將是近距離研究的一個前所未有的機會。不僅每台光學望遠鏡都會在爆炸恆星上接受訓練,而且諸如雷射干涉法引力波天文台(LIGO)之類的配置可以檢測附近超新星的引力波,而埋在南極冰中的中微子觀測站如冰立方可以檢測到這顆恆星事件也是如此。

對我們而言幸運的是,我們安全地處於50光年的「殺傷區」之外,因為50光年內可以接收來自參宿四的任何致命輻射:超新星將僅僅是一個科學有趣的事件,並進行精彩呈現。古代的超新星可能參與了地球生命的演化,一項研究表明,甚至有可能迫使早期人類直立行走。

這是流浪天體附近最近出現的超新星候選恆星的列表:

圖解:附近的超新星產生可達1,000光年。來源:Dave Dickinson

獵戶星座中的超新星會是什麼樣的?好吧,以大麥哲倫星雲中的最後一個超新星(也是IIb類事件)為指導,我們計算出,當它確實爆炸時,參宿四會以-10級發光。它比滿月暗淡16倍,但比金星亮100倍,這使它在白天的天空中容易看到。參宿四消失產生的超新星也很容易投射出明顯的夜間陰影。

但是自己看看正在進行的衰落事件。參宿四黃昏時分從東方升起,在十二月容易看到。事實上,北半球的冬天是這個星星爆炸的最佳時機,因為它與太陽相對,並且主占夜空。夏天是最不適宜的季節,因為它會在白天的天空中從遠處向我們微笑。

用冬季六邊形星作引導,你甚至可以自己估計參宿四的亮度。

圖解:參宿四與帶有注釋的冬季六邊形星星級(注意:這是在當前變暗事件之前拍攝的)。圖片來源和版權:Steve Brown。

接下來會發生什麼?除了參宿四在2020年前期會再變亮...但是如果它反彈到超過Rigel(參宿七)和Sirius(天狼星)的負值範圍,好了,之後事情會真的變得讓人興奮起來。

雖然現在,我們正在觀望任何來自參宿四的新年煙花。這樣的事情簡直是苦樂參半:在一生中,我們將會十分幸運看到參宿四變成超新星...但是熟悉的獵戶星座將再也看不到同樣的了。

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參宿四(Betelgeuse),也就是拜耳命名法中著名的獵戶座α(α Orionis或α Ori),是全天第九亮星,也是獵戶座第二亮星,只比鄰近的參宿七(獵戶座β)暗淡一點。它是明顯的紅色半規則變星,視星等在0.2至1.2等之間變化著,是變光幅度最大的一等星。這顆恆星標示著冬季大三角的頂點和冬季六邊形的中心。

圖解:在左邊的粉紅色箭頭指示出參宿四在獵戶座的位置。

在分類上,參宿四是一顆紅超巨星,並且是已知最大和最亮的恆星之一。如果它位於太陽系的中心,它的表面會超越小行星帶,並可能抵達並超越木星的軌道,完全地席捲掉水星、金星、地球和火星。但是,在上個世紀對參宿四的距離估計從180光年至1,300光年不等,因此對其直徑、光度和質量的估計是很難被證實的。目前認為參宿四的距離大約是640光年,平均的絕對星等是-6.05。


參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.universetoday- Kyou 小月同學

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