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天文学家:参宿四在变暗之前,曾被神秘力量击穿

天文知识 2022-6-23 17:43 42854人浏览 0人回复
摘要

宇宙中的每一颗闪耀的恒星都会有熄灭的那一天,它们的“寿命”与自身的质量密切相关,恒星的质量越大,其“寿命”就越短,例如比邻星的质量大约为太阳的12.2%,其“寿命”就可以高达上万亿年,太阳的“寿命”却只有1 ...

宇宙中的每一颗闪耀的恒星都会有熄灭的那一天,它们的“寿命”与自身的质量密切相关,恒星的质量越大,其“寿命”就越短,例如比邻星的质量大约为太阳的12.2%,其“寿命”就可以高达上万亿年,太阳的“寿命”却只有100亿年左右,而那些比太阳大得多的恒星,其“寿命”则更短。



比如说距离我们大约640光年外的参宿四(Betelgeuse),其质量就高达太阳的16.5至19倍,如此大的质量使得这颗恒星的“寿命”比太阳低得多,尽管它诞生在800万至850万年之前,但它却已经步入了“晚年”。

根据已知的恒星演化模式,像参宿四这样的大质量恒星并不会在宇宙中默默地熄灭,在核心的“核燃料”消耗殆尽之后,它会发生威力巨大的“超新星爆发”,其在短时间内释放出的能量足以与整个星系媲美。



观测数据表明,现阶段的参宿四已经演化成一颗“红超巨星”,其体积可以高达太阳的7亿倍,而这也正是参宿四生命周期的最后阶段,也就是说,在不久的未来,这颗距离我们并不算太远的巨型恒星就会发生“超新星爆发”,正是因为如此,天文学家们一直对参宿四保持关注。



上图为参宿四在过去的20多年里的观测记录(横轴代表年份,纵轴代表视星等),可以看到,自从1996年以来,参宿四的亮度其实一直在变化,不过通常都是在一个较小的范围内波动,但在2019年底到2022年初这段时间里,这颗恒星经历了一次陡然变暗的过程。

在这次变暗过程中,参宿四的亮度一度降低至其正常水平的3分之2左右,以至于人们纷纷猜测参宿四很可能要炸了,然而这样的事情并没有发生,因为在接下来的时间里,参宿四的亮度又逐渐恢复到正常水平。

参宿四此次的异常表现无疑引起了强烈关注,在后续的研究工作中,天文学家们对这种现象给出多种解释,其中认同度最高的一种观点认为,可能是有一片巨大的尘埃云短暂地遮掩了参宿四的部分星光,给我们造成了这颗恒星陡然变暗的错觉。



近日,一项新的研究表明,参宿四的此次变暗可能并不是尘埃云的遮掩那么简单,因为参宿四变暗之前,疑似曾被神秘力量击穿。

该研究由麻省理工学院的天文学家林恩·马修斯(Lynn Matthews )和哈佛大学史密森尼天体物理中心的天文学家安德烈·杜普里 (Andrea Dupree)主导。

他们在即将发表在《天体物理学期刊》的论文中指出,在对参宿四详细观测数据进行仔细分析之后,研究人员发现参宿四在此次变暗过程中的实际亮度比之前公布的还要暗20%左右,虽然其表面亮度的分布比理论上的均匀椭圆盘更加复杂,但并不具备被尘埃云遮掩的明显特征。



上图为根据实际观测数据制作的参宿四的变暗过程,研究人员发现,在参宿四变暗期间,其南半球的电子密度出现了明显增强,同时伴随着大量物质流失的迹象。

在将上述现象与参宿四的无线电特征进行联系之后,研究人员作出一个大胆的推测:参宿四在变暗之前,有可能曾经被一道大振幅的冲击波击穿,这导致了参宿四的密度结构以及表面温度发生了改变,而在此后的大量物质流失的过程中,参宿四的亮度就会陡然变暗,当一切平息之后,参宿四的亮度又逐渐恢复了正常。

那如果真是这样的话,如此强大的冲击波到底是什么神秘力量引发的呢?

对于这个问题,天文学家目前并没有给出确定的答案,只能给出一种合理的推测,即:这种冲击波应该来自参宿四的内部,毕竟像参宿四这种生命周期即将终结的恒星,其核心通常都不是太稳定的。当然了,这也只是一种猜测,我们也可以猜测这是一种来自宇宙深空的神秘力量,只不过这就显得有点科幻了。



值得一提的是,在640光年的距离上,就算参宿四发生了“超新星爆发”,其产生的物质激波也不可能影响到地球,我们唯一需要注意的是,参宿四爆发时产生的伽马射线暴会不会击中地球,幸运的是,伽马射线暴的方向是与恒星的自转轴一致的,而参宿四的自转轴并没有对准地球,偏离了至少20度,因此我们不必担心参宿四在未来会对地球形成威胁。

参考资料:

L. D. Matthews1 & A. K. Dupree,Spatially Resolved Observations of Betelgeuse at λ7 mm and λ1.3 cm Just Prior to the Great Dimming,arXiv:2206.04144v1 [astro-ph.SR] 8 Jun 2022.


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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