参宿四一直是媒体和天文爱好者关注的焦点，因为这颗红超巨星的生命即将结束，当一颗质量超过太阳10倍的恒星死亡时，它会以壮观的方式“熄灭”。 由于参宿四的亮度此前如“ 博科园 ”发表在的文章所述那样： 参宿四亮度降至近百年来的最低点，许多天文爱好者对参宿四可能很快变成超新星而感到兴奋，因为参宿四会以超新星的方式爆炸，在地球即使在白天也可以看到其夺目的光芒。
虽然猎户座肩膀上参宿四这颗著名的恒星，可能会在未来几天、几年、几百几千年、乃至100万年内消亡，但科学家们坚持认为，参宿四变暗是由于恒星的脉动造成，这种现象在红超巨星中相对常见，参宿四几十年来一直被认为属于这一类。巧合的是，加州大学圣巴巴拉分校的研究人员，已经对参宿四这样恒星脉动爆炸时的超新星亮度做出了预测。
物理学研究生贾里德·戈德伯格与该校卡夫利理论物理研究所(KITP)所长、格鲁克物理学教授拉尔斯·比尔斯顿以及KITP高级研究员比尔·帕克斯顿共同发表了一项研究。详细描述了恒星脉动将如何影响随后发生的超新星爆炸，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。
美国国家科学基金会研究生研究员戈德伯格说：我们想知道如果一颗恒星脉动在不同阶段爆炸会是什么样子。早期的模型比较简单，因为它们没有考虑脉动的时间依赖效应。当参宿四大小的恒星最终耗尽了在其中心融合物质时，它就失去了阻止其在自身巨大重量下坍塌的外部压力。由此产生的核心塌陷发生在半秒内，比恒星表面和外层速度要快得多。
（上图所示）与大多数恒星不同的是，参宿四足够大，距离也足够近，科学家们可以用ALMA望远镜这样的仪器来分辨。图片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
当铁核坍塌时，原子解离成电子和质子。这些结合在一起形成中子，并在这个过程中释放出称为中微子的高能粒子。正常情况下，中微子几乎不与其他物质相互作用，但例如万亿中微子每秒穿过你的身体和地球，却没有一次碰撞。也就是说，超新星抱着是宇宙中最强大的现象之一。在核心坍塌中产生的中微子数量和能量是如此巨大，即使只有很小一部分与恒星物质碰撞，通常足以发出能够让恒星爆炸的冲击波。
由此产生的爆炸，以惊人的能量撞击恒星外层，造成的爆炸可以短暂地让整个银河系黯然失色。爆炸在大约100天内保持明亮，因为只有当电离氢与失去的电子重新结合成为中性时，辐射才能逃逸。这意味着随着时间的推移，天文学家可以看到超新星更深的内部，直到来自中心的光线最终得以逃逸。在这一点上，所有剩下的就是放射性尘埃的昏暗光芒，它可能会持续发光数年。
超新星的特征随恒星质量、总爆炸能量以及更重要的是其半径不同而不同，这意味着参宿四的恒星脉动使得预测它将如何爆炸变得相当复杂。研究人员发现，如果整个恒星都在一致地脉动，超新星的行为就像是参宿四是一颗半径给定的静态恒星一样。然而，恒星的不同层可以相互相反地振荡：外层膨胀，中间收缩，反之亦然。
对于简单的脉动情况，该团队模型产生了与没有考虑恒星脉动模型相似的结果。在恒星脉动的不同位置，看起来就像是一颗来自较大恒星或较小恒星的超新星。当开始考虑更复杂的脉动时，也就是在物质移入和移出的同时，研究模型确实会产生明显的差异。
在这些情况下，研究人员发现，当光线从爆炸逐渐更深的层泄漏出来时，排放看起来就像是来自不同大小恒星的超新星结果。恒星被压缩部分发出的光较弱，就像我们对更致密、没有恒星脉动所期望的那样。与此同时，来自当时正在膨胀的恒星部分的光线会显得更亮，就像它来自一颗更大、没有恒星脉动一样。
戈德伯格计划与物理学教授安迪·豪厄尔和KITP博士后研究员埃文·鲍尔一起向美国天文学会研究笔记提交一份报告，总结他们专门在参宿四上运行的模拟结果。Goldberg还与KITP博士后Benny Chan合作，比较超新星的不同辐射传输技术，并与物理学研究生平松大一合作，将理论爆炸模型与超新星观测进行比较。
博科园｜研究/来自：加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab7205
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