参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

作者|吴霞辉

审核|黄    坚

编辑|高天可

 

在以前介绍冬季星空的文章中,小星已经带领大家认识了猎户座。事实上,小星认识的第一个星座就是猎户座呢~如果你仔细观察猎户座,那么它一定会给你留下深刻的印象:中间的三颗星(也就是民间所说的福禄寿三星)亮度相似、从地球上看去差不多在一条直线上,它们构成了猎户的腰带,四周的四颗亮星组成了猎户的身躯,其中左上角有一颗明亮的红色恒星,这就是猎户的左肩——参宿四。最近又到了观测猎户座的季节,当我们在寒风中仰望它的时候,却发现猎户左肩这颗明亮的红色恒星变暗了许多!究竟发生了什么?

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

猎户座,左上亮星即为参宿四(图片来源于IAU and Sky & Telescope)

 

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

参宿四,也就是猎户座α,通常被认为是猎户座的第二亮星,仅次于参宿七(猎户座β),也是全天第九亮星。在冬季夜空中,它与大犬座的天狼星(大犬座α)、小犬座的南河三(小犬座α)组成冬季大三角。它在中国古代天文中属于西方白虎七宿的参宿(西方白虎七宿:奎、娄、胃、昴、毕、觜、参)。

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

参宿四(图片来源于ALMA)

 

对参宿四的观测记录可以追溯到很久之前,《史记·天官书》:“白比狼(天狼星),赤比心(心宿二),黄比参左肩(参宿四),苍比参右肩(参宿五),黑比奎大星(奎宿九)。”参宿四是一颗红超巨星,即将走到生命的尽头。恒星质量越大演化越快,寿命越短,参宿四的质量约为太阳的11.6倍,天文学家认为参宿四的年龄只有1000万年。在参宿四生命结束时,将会爆发成为一颗超新星,届时它将变得非常明亮,可与满月媲美。如果参宿四真的爆发,那么无疑会成为有生之年极为罕见的一大天象。有些小伙伴可能会好奇:参宿四爆发了会不会对地球有影响呢?答案是否定的,由于参宿四自转轴与地球有一个30度的夹角,伽马暴不会射向地球,所以对地球上的生命没有影响。

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参宿四爆发假想图(图片来源于维基百科)

 

 

同时参宿四也是一颗半规则变星,英国天文学家约翰·赫歇尔在1836年首次描述了参宿四的亮度变化。参宿四的亮度在0~1.3星等之间变化,其光变周期比较复杂,主要的光变周期为420±15天,但也有较长(5~6年)和较短(100~180天)周期的小幅度变化。

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

有史以来参宿四V波段全部测光数据(数据截止2019.12.30,图片来源于AAVSO)

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

五年来参宿四V波段全部测光数据(数据截止2019.12.30,图片来源于AAVSO)

 

今年12月8日,维拉诺瓦大学和美国变星观测者协会的三位天文学家在天文学家电报(The Astronomer’s Telegram,ATel)上发表了一篇公报,指出参宿四自2019年10月以来亮度一直在下降,12月7日达到历史最暗,V波段亮度1.12星等。12月23日,三人又发表了另一篇ATel公报,报告了对参宿四亮度变化的跟踪观测,指出自12月8日首次报告以来,参宿四的亮度仍在继续下降,世界时12月19.3日、20.2日、22.25日的测光数据显示参宿四V波段亮度分别为1.273星等、1.294星等、1.286星等,在平均峰值亮度(V波段0.3~0.4星等)时,参宿四是全天第6~7亮星,但到了2019年12月中旬,参宿四已跌落到第21亮星的位置上,如果遵循正常的光变周期,则参宿四的亮度将很快达到最暗值。

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

参宿四变暗的报告(图片来源于ATel)

 

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

那么这是否意味着参宿四要超新星爆发了?并不是,前面已经说过,参宿四是一颗半规则变星,其光变机制是由于脉动(不是你喝的饮料啦~),简单说来便是由于其不断膨胀、收缩,造成半径增加或减少、温度上升或下降,因此导致测量到这颗恒星的亮度在0~1.3星等之间变化。那么是什么原因引起的脉动呢?一方面参宿四核心处的核聚变会以光子的形式发出辐射,如果辐射速率发生变化,那么参宿四便会以脉动的方式试图维持星体平衡。另一方面参宿四具有对流元,这是对流层中因密度失衡不断上升或下降的小气流团,这些对流元很大(可达恒星半径的0.6倍),并且会在几年的时间范围内变化,参宿四对流层密度失衡便会使每个周期的峰值亮度、最暗亮度有所不同。正是这两个原因使参宿四呈现半规则的光变特征。现在虽然是参宿四有史以来最暗的时候,但它并不大可能是超新星爆发的前兆,更可能是由于对流元变化引起的正常波动。

参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

紫外影像下参宿四的变化(图片来源于网络)

 

以人类当前对恒星演化的研究,天文学家目前很难精确预测参宿四的爆发时间,只能估计它可能在10万年以内的任何时间爆发,我们现在所能做的只有默默观察和等待,观察参宿四接下来会发生什么变化。

 

参考资料

1.Betelgeuse,wikipedia,https://en.m.wikipedia.org/wiki/Betelgeuse

2.Burnham, Robert. Burnham’s Celestial Handbook: An Observer’s Guide to the Universe Beyond the Solar System, Volume 2,Courier Dover Publications,1978: 1290.

3.alf Ori,The International Variable Star Index,http://www.aavso.org/vsx/index.php?view=detail.top&oid=24710

4.E, F. Guinan、 R. J. Wasatonic、 T. J. Calderwood,ATel#13341 – The Fainting of the Nearby Red Supergiant Betelgeuse. ATel,8 December 2019

5.E, F. Guinan、 R. J. Wasatonic、 T. J. Calderwood,ATel #13365 – Updates on the “Fainting” of Betelgeuse. ATel,23 December 2019

6.Twitter,https://mobile.twitter.com/starstrickenSF/status/1209207523179237376

 

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原文始发于微信公众号(星明天文台):参宿四迎来历史最暗亮度,发生了什么?

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