來源:中國科學(xué)報(bào)2021-08-06 09:45
“參宿四”是一顆位于獵戶座肩部的紅色恒星,夜空中異常明亮、肉眼清晰可見,近期出現(xiàn)神秘的變暗現(xiàn)象,吸引全世界天文學(xué)家關(guān)注。
8月5日,《自然—通訊》在線發(fā)布了中國科學(xué)院國家天文臺研究員趙剛領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)的最新成果,他們通過對從山東大學(xué)威海天文臺獲得的高分辨率近紅外光譜進(jìn)行分析,揭示參宿四神秘變暗原因是表面出現(xiàn)了恒星巨黑子。
參宿四(獵戶座α)是離地球最近的紅超巨星之一,非常明亮,在夜空中肉眼清晰可見。2019年10月和2020年3月期間,它變暗了一個(gè)星等,是近幾十年來觀測到的最顯著的變暗現(xiàn)象。(左圖:藝術(shù)家對變暗的參宿四想象圖,繪圖:Alena ALEXEEVA;右圖:山東大學(xué)威海天文臺任大勇供圖)
2019年10月至2020年2月,天文學(xué)家觀測到參宿四變暗了約一個(gè)星等,這是近50年來它最顯著的一次變暗現(xiàn)象。對此,全球天文學(xué)家提出幾種可能的解釋,如超新星爆發(fā)前演化階段、塵埃云的遮擋或恒星光球亮度的變化。
參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星,因此近紅外波段是研究參宿四這類紅巨星最合適的觀測波長。研究人員從山東大學(xué)威海天文臺獲取了參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜,并對其進(jìn)行仔細(xì)分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段?!皯{借我們的光譜分析優(yōu)勢,我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因?!痹撗芯康耐ㄓ嵶髡呲w剛說。
進(jìn)行光譜分析時(shí),研究人員還開發(fā)了一種特殊的方法來確定紅巨星的有效溫度。“我們的方法是基于對光譜中TiO和CN分子線的測量。恒星溫度越低,其大氣中形成和存在的分子就越多,恒星光譜中的分子線也就越強(qiáng)。在更熱的大氣中,分子很容易分解,無法存在。”這項(xiàng)研究的第一作者、國家天文臺博士后索菲婭·阿列克謝娃說。
“我們發(fā)現(xiàn),2020年1月31日,參宿四在最低光度下的有效溫度是3476K。然而,亮度恢復(fù)后的2020年4月6日,其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現(xiàn)象?!彼鞣茓I·阿列克謝娃說。
那么,是什么導(dǎo)致有效溫度下降170K?研究人員推測,可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象。這些黑子很可能是對流流動(dòng)或冷對流元形成的,并廣泛存在于這些恒星中。
趙剛說:“我們的發(fā)現(xiàn)將有助于更好理解紅超巨星的性質(zhì),紅超巨星也是宇宙中重元素增豐的主要貢獻(xiàn)者?!?/p>
來自山東大學(xué)和美國密蘇里大學(xué)的天文學(xué)家參與了此項(xiàng)研究。(甘曉)
(來源:光明網(wǎng) 首頁> 科普頻道> 科普頭條 > 正文,見https://kepu.gmw.cn/2021-08/06/content_35058819.htm)
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