参宿四到底转多快？

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

https://www.space.com/betelgeuse-red-supergiant-star-surface-spin-illusion

图片中是参宿四表面上正在沸腾的对流。右边图片中的蓝色区域代表着参宿四向远离地球方向运动的区域，红色代表方向朝向地球运动的区域。(图片来源: MPA/Ma, Jing-Ze et al)。

天文学家们最近对猎户座中的参宿四的研究终于揭开了这颗红超巨星的神秘伪装。我们一直以为它的自转速度比和它一样大的恒星的自转速度要快得多得多。

现在，马克斯普朗克天文研究所的一个团队可能找到了参宿四转得如此之快的原因。研究人员说，也许这实际上是参宿四剧烈沸腾表面给观测者带来的幻觉。

研究小组认为，即使天文学家使用的是最先进的望远镜，参宿四也可能被误看为是自转，导致人们误认为，距离地球500至600光年的参宿四的自转速度似乎比同等大的恒星所能达到的速度都要快。

“对大多数人来说，恒星只是天空中的发光点，遥不可及。但是我们的研究结果希望传达给大家，就算是像参宿四这样的恒星，我们也可以在望远镜中观测并识别出它表面剧烈的沸腾现象。

参宿四是一颗“臭名昭著”的红超巨星。它最近又因为自己突然变暗导致天文学家们猜测它可能即将爆炸，登上了天文界的头条新闻。

研究组成员告诉我们，“大多数恒星都只是夜空中的微小光点，而参宿四非常大而距离不远，如果用最好的望远镜，它是极少数我们真正能观察到和研究到表面的恒星。“近距离”看着它滚烫沸腾的表面有点像看科幻电影一样。”

参宿四是图片左上角的亮橙色恒星。

参宿四，我们看错你了

参宿四是北半球空中最亮的恒星之一，所以我们对它有很多的了解。但这并不意味着它不能给我们带来惊喜（正如它突然变暗的惊吓一样）。

参宿四的直径超过10亿公里（比太阳大1000多倍），是目前宇宙中已知最大的恒星之一。这是什么概念呢？打个比方，如果太阳和参宿四互换位置的话，参宿四会把水星、金星、地球和火星统统都吞掉，它的大气层将一直延伸到木星轨道。

而这样的大质量恒星一般都会有相对稳定的自转速度，这是因为当恒星在巨星阶段膨胀时，角动量守恒会减慢自转，类似于地球上的滑冰运动员伸出手臂来减缓旋转速度。

然而，最近在智利北部的阿塔卡马大型毫米波（ALMA）进行的观测表明参宿四正在以每秒5公里的速度自转（大概是喷气式战斗机的八倍）。

将一颗不转的红超巨星与参宿四的模拟和实际观测进行比较。(图片来源: MPA/Ma, Jing-Ze et al 2024)

ALMA是一个由66个射电天线组成的一台望远镜。在望远镜中看，参宿四的一半似乎正在接近地球，但另一半似乎正在后退。天文学家们正是把这种偶极径向速度现象解释成了快速的自转。

研究小组指出，当时的理解基于人们认为参宿四是一个“完美的”圆形球体的想法，而事实并非如此：它的表面全都是沸腾的气泡，其中一些气泡的大小和地球绕太阳的轨道一边大。对流为这些气泡源源不断提供动力，让他们上升下降的速度高达30公里每秒（是NASA猎户座飞船速度的三倍）。

为了分析这张参宿四的照片，研究团队开发了一个程序来模拟合成ALMA图像，并将其与非旋转红超巨星的3D辐射流体动力学的模拟图进行了比较。结果说明，当另一个星团落在参宿四的一侧时，一团沸腾的气泡就会在另一侧上升，所以产生了偶极。但是在实际的ALMA观测中，这种对流会变得模糊，使其与快速自转无法区分。

而且研究人员发现，在大约90%的模拟中，参宿四会被解释为以每小时数万公里的速度自转。当然，如果团队的建模错误，参宿四的现象可能还有其他解释。例如，这可能表明参宿四很久以前吞噬过其他恒星。

研究团队分享给我们，他们正在利用对参宿四的进一步观测来评估它的旋转速度，更好地了解其沸腾表面如何影响观测，并且对他们的模型进行不断测试。

“如果参宿四在快速旋转，那么我们认为它一定是在吃掉一颗围绕它运行的小伴星后旋转起来的。”

这项研究的合著者、CNRS天文学家Andrea Chiavassa说：“对于像参宿四这样的巨大沸腾恒星，我们仍然有很多不了解的地方。它们到底是如何工作的？它们是如何失去质量的？它们的外流中可以形成什么分子？为什么参宿四突然变得不那么亮了？我们正在努力使我们的计算机模拟越来越好，但我们需要ALMA等望远镜提供的更多数据。”

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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