参宿四明显变暗那次事件,发生在2019.10—2020.2。那次大变暗,不属于正常亮度变化,值得研究,科学家也已经做了研究。
参宿四是猎户α,红超巨星,距离太阳系约640光年。本身就是变星,常态就有约400天的亮度脉动,还有一个6年左右的长周期亮度波动 。
2019到2020这次,是近50年来最夸张的一次变暗。亮度下降大约1个星等,只剩原来亮度的40%上下,肉眼就能看出明显变暗。当时全网都在猜,是不是这颗红超巨星,马上要超新星爆发了 ?
主流解释由哈勃团队研究得出,当时参宿四发生了一次大规模表层物质抛射(SME)。内部的巨大对流泡把一大块光球层物质喷出来。喷出的高温气体向外扩散并冷却,凝结成一片尘埃云,刚好挡在朝向地球这一侧,遮住大片区域的星光。几个月后尘埃慢慢散开,参宿四亮度逐步恢复正常。
国内国家天文台也从另一个研究角度,得出研究成果。巨大冷黑子,也就是恒星表面的低温对流区,局部温度下降约170K,足以造成显著变暗。现在学界一般认为,是尘埃遮挡+表面冷斑两者叠加,不是单一原因。
% 1. Dupree et al. 2020, ApJ(哈勃紫外光谱,物质抛射+尘埃)
@article{Dupree2020,
author = {Dupree, A. K. and Strassmeier, K. G. and Matthews, L. D. and Uitenbroek, H. and Calderwood, T. and Granzer, T. and Guinan, E. F. and Leike, R. and Montargès, M. and Richards, A. M. S. and Wasatonic, R. and Weber, M.},
title = {Spatially Resolved Ultraviolet Spectroscopy of the Great Dimming of Betelgeuse},
journal = {The Astrophysical Journal},
volume = {899},
pages = {68},
year = {2020},
doi = {10.3847/1538-4357/aba516},
adsurl = {https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020ApJ...899...68D},
eprint = {2008.04945},
archiveprefix = {arXiv}
% 2. Montargès et al. 2021, Nature(VLT高分辨成像:冷斑+尘埃面纱)
@article{Montarges2021,
author = {Montargès, M. and Cannon, E. and Lagadec, E. and de Koter, A. and Kervella, P. and Sanchez-Bermudez, J. and Paladini, C. and Cantalloube, F. and Decin, L. and Scicluna, P. and Kravchenko, K. and Dupree, A. K. and Ridgway, S. and Wittkowski, M. and Anugu, N. and Norris, R. and Rau, G. and Perrin, G. and Chiavassa, A. and Kraus, S. and Monnier, J. D. and Millour, F. and Le Bouquin, J.-B. and Haubois, X. and Lopez, B. and Stee, P. and Danchi, W.},
title = {A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming},
journal = {Nature},
volume = {594},
pages = {365--368},
year = {2021},
doi = {10.1038/s41586-021-03546-8},
adsurl = {https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021Natur.594..365M}
% 3. Alexeeva & Zhao et al. 2021, Nature Communications(赵刚团队,巨恒星黑子)
@article{Alexeeva2021,
author = {Alexeeva, S. and Zhao, G. and Gao, D.-Y. and Du, J. and Li, A. and Li, K. and Hu, S.},
title = {Spectroscopic evidence for a large spot on the dimming Betelgeuse},
journal = {Nature Communications},
volume = {12},
pages = {5252},
year = {2021},
doi = {10.1038/s41467-021-25018-3},
adsurl = {https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021NatCo..12.5252A}
澄清一下,变暗 ≠ 马上爆炸。
超新星爆发是核心引力坍缩,会在极短时间内亮度暴涨几万倍,不是慢慢变暗。2019到2020这次只是外层大气“喷灰”,核心燃烧状态没有突变 。
质量越大的恒星寿命越短。参宿四近期确实会发生超新星爆发。但天文学家口中的“近期″,不是三年,5年,十几年。大概率还要数万年乃至十几万年。天文学说的“随时可能炸”,是宇宙尺度的说法,与我们平时生活中的理解有很大不同。
再讲一个有趣的点:参宿四距离我们640光年,就算它在600年前已经爆炸,我们现在也还看不到。640光年的距离,光走640年,到我们眼里我们才能看到。真爆发时,天上会多出一颗亮度接近满月、白天也能看见的新星。离我们太远,地球没有什么危险。
今年这次参宿四变暗,是正常脉动式变暗,和2019–2020那一次“大变暗”不是同一类事件。与太阳系各大行星周期性运转一样普通,没有特殊的研究价值。
参宿四本身是脉动变星,存在相互叠加的两个光变周期。短周期约400天,由恒星自身膨胀、收缩的脉动,造成基础的明暗起伏。长周期约6年(2100天左右),现在主流看法认为,存在伴星参宿四B,在主星稀薄的外层大气里公转,引力扰动星风、尘埃分布带来亮度缓慢变化。
我们现在看到的这次参宿四变暗,大概率属于这两套周期叠加,落到了偏暗的相位上,属于它自带的正常波动。
那怎么区分“普通脉动变暗”和2019那种异常变暗呢?
常规脉动表现为亮度平滑慢慢降、慢慢回升,光谱上也看不出大规模物质向外喷发。2019大变暗,是亮度快速断崖下跌,光谱直接拍到东南方向高速向外抛射的物质。
参宿四这颗伴星是个新线索,近年通过ESO甚大望远镜确认。伴星质量大约为太阳1.5–3倍,在参宿四大气包层里绕行,每6年一圈。它会搅动外层的气体尘埃,会放大、调制参宿四的亮度变化,但它不会造成2019那种大变暗。
超新星是核心引力坍缩,特征是瞬间剧烈增亮,而不是慢慢变暗。哪怕又一次明显变暗,也不能说明参宿四就要发生超新星爆发。
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