参宿四更小、更近,而且不会很快爆炸

明亮的红橙色斑点,黑色背景上有白色斑点。

在亚毫米波长中看到的参宿四灵魂智利的望远镜。左侧的“凸起”是从红超巨星延伸的大气层中略微突出的热气体。图片来自 ALMA (ESO/ NAOJ/ NRAO)/ E. O’Gorman/ P. Kervella/全套服装.


参宿四是红色超巨星著名星座中的星星猎户座猎户座也是我们夜空中最亮的星星之一。去年,这颗心爱的明亮恒星开始急剧变暗,这引发了人们对它是否可能最终在一场火热的爆炸中接近尾声的猜测——超新星– 预计将在未来某个时候发生。很多人问,这会是吗?那真是太让人激动了。但现在澳大利亚国立大学研究人员的一项新研究——宣布2020 年 10 月 16 日——表明我们可能需要再等 100,000 年才能看到参宿四的爆炸性结局。研究结果还表明,参宿四比科学家们认为的更小、更近。

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研究人员发表他们在一个新的结论同行评审纸在天体物理学杂志2020 年 10 月 13 日。

两个明亮的红橙色斑点,上面标有日期,右边一个调光器。

这张对比图显示了参宿四星在 2019 年底开始出现前所未有的变暗之前和之后的情况。 观测结果——使用甚大望远镜的 SPHERE 仪器拍摄(超音速) 在 2019 年 1 月和 12 月 – 显示恒星消退的程度及其外观形状的变化。图像通过/ M. Montargès 等。

梅丽迪斯·乔伊斯领导这项研究的澳大利亚国立大学表示:

它通常是天空中最亮的恒星之一,但自 2019 年底以来,我们观察到参宿四的亮度下降了两次。 这促使人们猜测它可能即将爆炸。但我们的研究提供了不同的解释。我们知道第一个变暗事件涉及尘云。我们发现第二个较小的事件可能是由于恒星的脉动。




如果这颗恒星的第二次变暗确实是由于自然脉动造成的,那么对于参宿四在近期和长期的未来会发生什么来说,这将是意义重大的。使用流体动力学和地震模型,研究人员能够确定压力波是脉动的原因。这意味着这颗恒星仍在燃烧氦气,因此它不会很快爆炸。合著者梁成志东京大学的研究人员说:

……证实压力波——本质上是声波——是参宿四脉动的原因。

明亮的红橙色非常不规则的云,中间有黑色圆圈,黑色背景。

这张图像是用欧洲南方天文台的甚大望远镜上的 VISIR 仪器获得的,显示了 2019 年 12 月参宿四周围的尘埃发出的红外光。 在这幅戏剧性的图像中,尘埃云是在恒星脱落物质时形成的,类似于火焰回到太空。黑色圆盘遮住了恒星的中心及其周围的大部分区域,这些区域非常明亮,必须加以遮盖才能看到较暗的尘埃羽流。中间的橙色圆点是参宿四表面的SPHERE图像,其大小接近木星的轨道。图像通过/ P. Kervella / M. Montargès 等。

乔伊斯补充说:


目前它的核心正在燃烧氦气,这意味着它离爆炸还很远。在爆炸发生之前,我们可能会看到大约 100,000 年。

该研究还提供了有关参宿四的其他令人惊讶的细节:它比以前认为的更小,更接近我们的太阳系。它仍然是一颗红超巨星,比我们的太阳大数百倍,但半径略小。据合著者称拉斯洛·莫尔纳尔布达佩斯康科利天文台:

参宿四的实际物理大小一直是个谜。早期的研究表明它可能比木星的轨道还要大。我们的结果表明参宿四只延伸到它的 2/3,半径是太阳半径的 750 倍。

一旦我们有了恒星的物理尺寸,我们就能够确定与地球的距离。我们的结果显示只有 530光年与我们相比,比之前认为的要接近 25%。


微笑的女人,戴着眼镜,背景浅色模糊。

澳大利亚国立大学的 Meridith Joyce 是这项新研究的主要作者。图像通过澳大利亚国立大学.

这比之前估计的距离要近得多724光年,但在安全方面仍然很远。每当参宿四最终爆炸时,它仍然足够遥远,以至于爆炸不会对地球产生太大影响(如果有的话)。这是一个令人欣慰的想法,尽管如果科学家们是对的,我们现在还活着的人都不会看到它。但对于当时的任何其他科学家来说,这将是一个独特的机会,可以目睹相对较近的超新星。乔伊斯说:

当超新星爆发时,这仍然是一件非常重要的事情。这是我们最接近的候选人。它为我们提供了一个难得的机会来研究像这样的恒星在爆炸之前会发生什么。

去年八月,科学家们使用哈勃太空望远镜(高速铁路)报道从 2019 年末开始,大量尘埃云很可能导致这颗恒星首次大幅变暗。 据认为,尘埃云是由穿过参宿四扩展大气层的致密热气体形成的。

三个面板,每个面板都有亮橙色的星星排出斑点,第一个面板明亮,其他两个面板变暗。

这幅由 3 幅画组成的艺术家的概念图展示了新的研究,解释了为什么明亮的红色超巨星参宿四在 2019 年末和 2020 年初突然变得昏暗了几个月。在第 1 幅图中,一颗明亮的热等离子体从恒星中喷射出来。在面板 2 中,流出的排出气体迅速向外膨胀并冷却形成巨大的模糊尘埃云。在面板 3 中,巨大的尘埃云部分阻挡了参宿四的光。图片来自 NASA/ ESA/ E. Wheatley (STScI)/咖啡因.

这颗恒星后来开始恢复正常亮度,直到 2020 年 6 月下旬至 8 月上旬,它再次开始变暗。正如这项新研究所解释的那样,第二次较浅的变暗可能是由恒星本身的正常脉动引起的。这并不奇怪,因为参宿四是变星并经历持续约 420 天的亮度循环。

新结果支持了科学家的其他断言,即参宿四很可能不会很快变成超新星。此外,对恒星的大小和距离进行更准确的测量将有助于研究人员更好地了解它的行为以及这些巨星最终如何以及为何面临如此火热的死亡。

一句话:根据一项新研究,红超巨星参宿四可能不会再爆发 10 万年,而且比最初想象的更小、更近。

资料来源:站在巨人的肩膀上:通过结合进化、星震和流体动力学模拟与 MESA 对参宿四的新质量和距离估计

通过澳大利亚国立大学