恒星黑子造成参宿四奇怪的变暗

　　艺术家创作的红色超巨星参宿四插图。

　　在这幅图中，参宿四的表面被巨大的恒星斑所覆盖，导致其亮度降低。恒星在脉动中会有规律地向周围释放气体，这些气体凝结成的物质就是尘埃。

　　(配图：图片部/ MPIA)

　　新研究表明，是一些黑点造成了最近参宿四的非正常变暗，这些黑点暂时覆盖在这颗巨大恒星表面，占据了整颗恒星至少一半的面积。

　　参宿四构成了猎户座的肩膀，是夜空中最著名、最为人熟知的恒星之一，也是最大的恒星之一。

　　参宿四是一颗“红色超巨星”，它的质量是太阳的11倍，宽度是太阳的900倍。如果把参宿四放到太阳系的中心，它将吞噬掉水星、金星、地球、火星和小行星带。(对于距离地球约500光年的红巨星来说，这可是一次长距离的旅行。)

　　参宿四正在膨胀，这也意味着它处于生命的最后阶段，最终会以一场剧烈的超新星爆炸收尾。去年秋天，这颗超巨星开始明显变暗，这促使一些天文学家推测，参宿四可能即将迎来落幕。

　　但是在今年春天参宿四结束了变暗的低迷状态，到五月又恢复了平日的光辉。亮度恢复又促使一些天文学家假设，参宿四变暗是尘埃云造成的，科学家认为这可能是因为参宿四的光在到达地球之前，被尘埃云挡住了一大块部分。

　　但是新的研究表明，变暗是参宿四本身固有的一种现象。研究人员在今年1月、2月和3月使用夏威夷的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(JCMT)仔细观察了这颗超巨星，该望远镜在亚毫米光波下观测宇宙，人类凭肉眼无法看到这种波长。

　　研究小组在之后将这些数据与过去13年对参宿四的观测数据进行了对比，这些数据中也包括由阿塔卡马探路者实验望远镜(Atacama Pathfinder Experiment)拍摄到的图像，阿塔卡马探路者实验望远镜位于智利，同样可以在亚毫米光线下进行观测。

　　该研究的第一作者，德国马克斯·普朗克天文研究所的博士后研究员，T·达马瓦德纳（Thavisha Dharmawardena），在一份声明中说“让我们惊讶的是，即使是在亚毫米的光波下，参宿四的亮度在变暗过程中也仅有原来的80％。”

　　Dharmawardena 说：“这个现象的发生与尘埃的存在是完全没关系的，认识到恒星本身已经发生了如此巨大的改变，这让人很兴奋。”

　　研究人员说，综合数据分析表明，参宿四变暗与平均表面温度下降到约360华氏度（200摄氏度）有关。（恒星通常温度约为5840华氏度或者3230摄氏度。）

　　但是，因为在2019年12月采集的参宿四的高分辨率图像显示出亮度强度明显不规则，所以不太可能温度下降很对称地发生在整个星球。

　　Dharmawardena说：“综合我们的结果，这清楚地表面，巨大的恒星黑子覆盖了50%到70%的恒星可见表面，每个黑子的温度都低于其他地表的温度。”

　　恒星黑子是短暂的黑色部分，相当于在恒星表面拥有较强磁场的较冷的斑点。我们的太阳也有它们；天文学家数百年来一直在数太阳黑子以此测量恒星的活动。（太阳黑子充当了太阳风暴的发射台，例如耀斑和被称为日冕物质抛射的巨大等离子体爆发。）

　　研究人员明年会继续使用麦克斯韦望远镜研究参宿四以了解更多有关超巨星，它的灭亡对其附近的宇宙都会产生巨大的影响。

　　麦克斯韦望远镜的高级科学家Steve Mais说“想参宿四这样的前几代恒星实际上制造了我们在地球上和我们人体内找到的大多数元素，并在巨大的超新星爆炸中将它们分布到整个宇宙中。”

　　Mairs说：“尽管我们不能预测恒星会何时爆炸，但追踪它的亮度不仅使我们更好地理解有趣的恒星类别的演变，而且还能帮助我们写下我们自己的宇宙历史。”

　　参宿四通常被认为是在夜空中亮度排第十的恒星，排名次于参宿七——猎户星座中第二亮的恒星。它是一颗明显带微红的半规则变星，视星等在+0.0至+1.6之间变化，这是比其他任何一等星都大的范围。在近红外波段，参宿四则是夜空中最亮的恒星。拜尔星命名法中它的名称是猎户座α星，译成拉丁语是Alpha Orionis，可以缩写成Alpha Ori 或者 α Ori。

　　被归类为M1-2光谱型的红超巨星，参宿四是肉眼可见的最大的恒星之一；猜测它如果作为处于太阳系中心的恒星，表层会超越小行星带并且可能会会吞噬水星、金星、地球、火星甚至是木星的轨道。虽然如此，在银河系中仍然有一些更大的红超巨星，包括仙王座 μ 星和大犬座 VY。参宿四质量的计算范围略小于太阳的10倍、略大于太阳的20倍。

　　据计算，它距离太阳约700光年，绝对星等约为6等。年龄不到1000万年的星宿四由于它的超大质量进化地非常迅速，并且应该在大约不到10万年内由于一场超新星爆发终结了它的进化。从它的诞生地，涵盖猎户座腰带上星星的猎户座OB1星协离开以来，这颗速逃星被观测到以每秒30千米的速度穿过星际介质，并形成了超过四光年宽的弓形激波。

　　1920年，参宿四成为了第一颗除太阳外被测定角直径的恒星。接下来的研究确认了它的视直径（即明确的大小）在0.043 ~ 0.056 角秒；以上测定的范围归因于不同波长下的非球面、临边昏暗、绝热脉动和变化的外观。另外它还被复杂的、不对称的包层所包围，其大小大概是参宿四的250倍，是由于恒星自身质量的损失造成的。目前地球上归测到的参宿四的角直径仅不如剑鱼座D和太阳。

　　作者：Mike Wall

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　　参考资料

　　1.WJ百科全书

　　2.天文学名词

　　3.原文来自：https://www.space.com/betelgeuse-red-giant-star-dimming-starspots.html

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