獵戶(hù)座在夜空中非常容易辨別，而且全球各地都能夠看到。為什么在眾多星座中它有著很高的辨識(shí)度？這是因?yàn)?/span>在獵戶(hù)座中有許多極其明亮額恒星，參宿四便是其中的一顆。
作為獵戶(hù)座中第二明亮的恒星，自從它被發(fā)現(xiàn)后就一直沒(méi)離開(kāi)過(guò)天文學(xué)家的視線。然而近幾年這顆恒星的變化卻讓不少天文愛(ài)好者們焦躁不已，危險(xiǎn)的參宿四變化越來(lái)越不規(guī)則，興許隨時(shí)都有爆炸的可能。
這是怎么回事？難道距離我們700光年外的參宿四的爆炸會(huì)波及到地球？不過(guò)科學(xué)家已經(jīng)給出了一個(gè)時(shí)間，確切地說(shuō)是某種預(yù)測(cè)。
本文接下來(lái)會(huì)從參宿四這顆天體本身來(lái)聊一聊關(guān)于它的發(fā)現(xiàn)、演化和未來(lái)預(yù)測(cè)。一起來(lái)探討一下這個(gè)“巨人”是否會(huì)給我們帶來(lái)嚴(yán)重威脅。
說(shuō)起參宿四之前，得來(lái)看看這顆恒星有多大，畢竟我們首先是通過(guò)眼睛去觀察事物。先舉個(gè)例子，我們所熟知的太陽(yáng)系，最大個(gè)的天體就是太陽(yáng)了，它的直徑在1392000公里，大概是地球的333000倍，地球和它對(duì)比起來(lái)就是一個(gè)小藍(lán)點(diǎn)。
但參宿四呢？同樣也是恒星的它，會(huì)比地球大多少呢？在這里我們就不能用地球作對(duì)比了，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)字會(huì)非常大，所以我們用太陽(yáng)作為計(jì)量單位。參宿四和太陽(yáng)對(duì)比起來(lái)，足足比太陽(yáng)大7億倍。
如果我們把它換一種對(duì)比方式，參宿四要是在我們太陽(yáng)系中處于太陽(yáng)的位置下，那么它的表面會(huì)一直延展至小行星帶之外，整個(gè)太陽(yáng)系都會(huì)被吞掉。聽(tīng)著是不是特夸張？這也是研究人員為什么一直對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)的一點(diǎn)原因。
參宿四橙紅色的光芒在獵戶(hù)座中非常明顯，用肉眼就能夠發(fā)現(xiàn)它的存在。說(shuō)到參宿四的顏色，這是不少天文學(xué)家在發(fā)現(xiàn)它之后的首個(gè)研究目標(biāo)，特別是后來(lái)更多人發(fā)現(xiàn)它的時(shí)候。
托勒密將其描述為或多或少的橙黃褐色，后來(lái)被其他學(xué)者以拉丁語(yǔ)描述為“紅潤(rùn)”。進(jìn)入十九世紀(jì)后，西方的研究學(xué)者又把它描述為橙色到紅色，我國(guó)古代的天文學(xué)家將其描述為黃色。為什么這么多科學(xué)家對(duì)同一天體的顏色描述會(huì)出現(xiàn)各種細(xì)微的差異？
實(shí)際上這和參宿四本身的狀態(tài)變化有關(guān)，在天文學(xué)的研究當(dāng)中，參宿四被劃分在半規(guī)則變星里，它是一種中等和晚期光譜類(lèi)型的光線變化周期相當(dāng)大的超巨星。
這種周期性的變化在20到2000多天的范圍內(nèi)，光變曲線的形狀可能會(huì)隨著每個(gè)周期的不同而出現(xiàn)變化。最早科學(xué)家并沒(méi)通過(guò)實(shí)際觀測(cè)發(fā)現(xiàn)這種巨星的光變曲線變化，主要是通過(guò)天文學(xué)中的對(duì)流理論來(lái)對(duì)其進(jìn)行描述和推測(cè)。
上世紀(jì)70年代，天文學(xué)在成像技術(shù)上有了重大進(jìn)步，散斑干涉儀的出現(xiàn)可以讓科學(xué)家們以高分辨率天文成像的技術(shù)來(lái)進(jìn)行更好的觀察。
不過(guò)這種觀測(cè)技術(shù)只能對(duì)光亮明顯的天體才能發(fā)揮出良好的效果，也就是說(shuō)在參宿四的光變曲線中，當(dāng)它變得非常明亮?xí)r，才能夠被科學(xué)家仔細(xì)的觀察。這一時(shí)期參宿四更多的集中在表面研究和理論推測(cè)上，具體數(shù)據(jù)并不清楚。
進(jìn)入21世紀(jì)后，紅外空間干涉儀在紅外波長(zhǎng)中測(cè)量了恒星的直徑，參宿四邊緣光亮變化的估計(jì)值和80年前的估計(jì)值完全一致。而2009年的紅外干涉研究表明，參宿四的紅星發(fā)生了縮減，但整體大小并沒(méi)有改變。
這種縮減變化科學(xué)家推測(cè)可能是由于恒星擴(kuò)展大氣中的殼層活動(dòng)，基于這些相關(guān)研究，參宿四的擴(kuò)展大氣變化成為了一個(gè)重要研究課題。
為什么這么講？原因在于紅超巨星在組成星系的質(zhì)量，隨著恒星的形成和毀滅被回收中，是主要的參與者，但不清楚這個(gè)質(zhì)量的損失過(guò)程。如果能解開(kāi)參宿四的大氣變化產(chǎn)生的事件之謎，那么這或許能夠解釋恒星或者巨星的爆炸、死亡的構(gòu)成因素。
這種變化在2019年~2020年又開(kāi)始出現(xiàn)，參宿四的意外變暗吸引了科學(xué)家的注意，來(lái)自哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀察顯示出了這種變化?？茖W(xué)家們推測(cè)，參宿四的這種突然變化可能是大量超熱物質(zhì)噴射到太空中所導(dǎo)致。
這些物質(zhì)經(jīng)過(guò)冷卻后形成了塵埃云，于是阻擋了參宿四表面大約四分之一的光芒。參宿四的星等從0.5變暗了至少1.5倍，這種快速反常的明暗變化讓人們不禁想到超新星。由于參宿四這種超大質(zhì)量的恒星通常壽命都不長(zhǎng)，快速活躍的周期在參宿四850萬(wàn)年的歷史里已經(jīng)讓它臨近生命的終點(diǎn)。
而關(guān)于參宿四的噴射物質(zhì)所導(dǎo)致的光亮變化已經(jīng)在2021年被科學(xué)家證實(shí)，恒星噴出氣體冷卻后確實(shí)會(huì)影響光度變化。科學(xué)家推測(cè)如果參宿四若要出現(xiàn)超新星爆炸，可能會(huì)在10萬(wàn)年后發(fā)生。
為什么參宿四會(huì)出現(xiàn)這種快速的變化呢？
參宿四本身作為一顆超巨星，活動(dòng)就比一般恒星頻繁。但參宿四上氣體羽流延伸了其恒星半徑的六倍，這表明了參宿四的物質(zhì)噴射并不是均勻地排出。羽流的存在方式可以看出恒星光球?qū)拥膶?duì)稱(chēng)性，很明顯參宿四并不是。
這種不對(duì)稱(chēng)的氣體外殼在彼此之間相互作用，在后面的變化中還會(huì)脫離出參宿四。由于參宿四沒(méi)有對(duì)應(yīng)的軌道天體，因此科學(xué)家們無(wú)法計(jì)算其質(zhì)量，只能通過(guò)恒星演化模型以及當(dāng)前觀測(cè)到的特性來(lái)進(jìn)行估計(jì)。
因此在參宿四的未來(lái)演變中，這種氣體外殼的噴射變化具體讓參宿四損失了多少質(zhì)量也無(wú)從得知。所以參宿的演化推測(cè)實(shí)際上是不明顯的，換句話說(shuō)它可能會(huì)爆炸成為超新星，也有可能平和地死去成為黑洞。
但參宿四這種超大質(zhì)量的恒星在其核心坍塌時(shí)通常會(huì)產(chǎn)生超新星爆炸，更大質(zhì)量的恒星可以足夠快地丟失質(zhì)量。另外2019年12月對(duì)參宿四的觀察更正了2009年觀察中的一些誤解，所以在參宿在未來(lái)變化上，不少科學(xué)家認(rèn)為至少在10萬(wàn)年內(nèi)不會(huì)發(fā)生。
目前可以確定的是，參宿四是由O型主序星演化而來(lái)的紅超巨星，核心的坍塌可能會(huì)讓它發(fā)生爆炸。如果發(fā)生超新星爆炸的話，要么是中子星，要么是黑洞。不過(guò)參宿四沒(méi)有足夠大的核心來(lái)容納黑洞，所以更大可能性是一顆中子星。
那么爆炸會(huì)影響至我們嗎？
其實(shí)關(guān)于這一點(diǎn)從天文學(xué)的角度來(lái)看，用不著擔(dān)心太多。700光年的距離還是足夠遠(yuǎn)的，即便爆炸造成的沖擊波和碎片到達(dá)太陽(yáng)系，太陽(yáng)的光球?qū)有纬尚纬傻臍馀菀矔?huì)保護(hù)地球免受恒星爆炸的濺射。
另外還有一種可能是，我們對(duì)參宿四的觀察其實(shí)是有時(shí)間差的，700光年的距離表明我們的觀察其實(shí)是在觀察它過(guò)去的變化。也許這顆超巨星在幾百年前就變成了超新星，時(shí)空距離讓我們發(fā)現(xiàn)它的變化得等到幾個(gè)世紀(jì)后了。
總體而言，參宿四變成超新星的概率非常大。這對(duì)于我們普通人來(lái)講就是一場(chǎng)宇宙煙火表演，想要看到比較困難。不過(guò)這是科學(xué)家們研究恒星演化的最佳時(shí)機(jī)，參宿四無(wú)論如何在未來(lái)都會(huì)是他們重點(diǎn)觀察的對(duì)象。
任何事物從生命的角度去看，終究有消散的時(shí)刻。所以，在它還未發(fā)生爆炸之前，你仍可以在地球上從獵戶(hù)座上仔細(xì)地多看它兩眼。
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