参宿四是什么？这颗奇怪而不稳定的恒星将爆炸“死亡”？

何一方88

据美国宇航局（Chelsea Gohd）：参宿四是一颗在夜空中闪闪发光的红色超巨星，几个世纪以来一直吸引着人类的敬畏和关注。

参宿四位于猎户座的“右肩”（或左肩，从地球上看），是夜空中最亮的恒星之一，也是有史以来发现的最大的恒星之一。但是，这个超亮的恒星怪物还有比肉眼所见更多的东西。

参宿四是什么？

参宿四是一颗红超巨星，具有独特的橙红色色调。这个班的明星们已经接近生命的尽头。它们是宇宙中最大的恒星，因为它们在年老时会膨胀并扩展到太空中。



美国国家航空航天局STEREO航天器上的日球成像仪2020年拍摄的图像显示，参宿四被环绕。图像：NASA/立体声/HI

参宿四大约有1000万年的历史，比我们近50亿年的太阳年轻得多。但是，尽管它要年轻得多，但它的质量也要大得多，燃烧物质的速度更快，因此寿命比太阳这样的恒星更短。

参宿四距离我们大约700光年。这意味着这颗恒星发出的光需要大约700年才能到达地球，所以如果你在夜空中看到参宿四，你就会看到大约700年前的这颗恒星。

除了其明确无误的颜色外，参宿四因其亮度而特别容易被发现；它通常是天空中第十亮的恒星。（它有时会亮得多，有时也会暗得多。）参宿四的亮度大约是太阳的7500到14000倍。

参宿四也是肉眼可见的最大恒星之一。它的大小是太阳的700倍，质量大约是太阳的15倍。事实上，参宿四是如此巨大，如果我们用参宿四取代我们的太阳，它将延伸超过木星的轨道。

虽然参宿四又大又亮，但它实际上并没有那么热，表面温度约为6000华氏度（超过3300摄氏度），比太阳表面约10000华氏度（高于5500摄氏度）还要低。

恒星历史

由于它非常明亮，距离地球相对较近，而且可以看到在更暗、更远的恒星上看不到的恒星细节，科学家们在整个历史上都对参宿四进行了研究。科学家们认为，即使是最早的人类也可能知道参宿四。它也融入了许多不同文化的故事和神话中。

虽然许多人将这颗恒星称为猎户座的一部分，猎户座是以希腊神话中的猎人命名的，但古埃及人将参宿四列入了他们的奥西里斯星座，奥西里斯是以他们神话中的冥界之神命名的。据说，古希腊天文学家克劳迪乌斯·托勒密用希腊语单词“hypókirrhos”描述了这颗恒星，意思是一种从淡黄色到淡红色的颜色。这表明这颗恒星还没有发展成我们今天熟悉的更红的颜色。

1603年，德国天文学家Johann Bayer给这颗恒星起了拉丁名“猎户座阿尔法”，阿尔法的意思是它是星座中最亮的恒星。它保留了这个名字，尽管现在已知参宿七是猎户座中最亮的恒星。

1836年，天文学家兼数学家约翰·赫歇尔爵士记录了参宿四亮度的变化，但他可能不是第一个注意到这一点的人。有证据表明，参宿四和其他红巨星的可变性在原住民的口头传统中早就有描述。

参宿四后来被归类为“半规则变星”，这是一种亮度周期性忽高忽低的变星，偶尔会发生不规则的光线变化。参宿四的周期通常为400天，周期更长，约为5年。但在2019年，一件奇怪的事情发生了。

它会爆炸吗？

2019年秋天，参宿四的亮度开始急剧下降，超出了其典型的增亮和消退周期。几个月内，这颗恒星在一次被称为“大变暗”的事件中变暗了约60%。



这幅四幅图显示了快速演化的明亮红超巨星参宿四的南部区域是如何在2019年末和2020年初突然变暗几个月的。在前两个面板中，恒星表面出现一个巨大的对流细胞，喷出一团明亮、炽热的等离子体。在第三幅图中，流出的排出气体迅速向外膨胀。它冷却后形成了一团巨大的模糊尘埃。最后一张照片显示，巨大的尘埃云挡住了恒星表面四分之一的光线（从地球上看）。图像：美国国家航空航天局、欧空局和E.Wheatley（STScI）

这种突然的变暗非常重要，以至于一些科学家怀疑参宿四是否正在进入“超新星前”阶段，这就排除了大质量恒星在超新星中爆炸性“死亡”的可能性。关于可能发生爆炸的讨论在世界各地引发了阴谋，因为参宿四将是有史以来人类观测和记录到的最接近的超新星。

到2020年4月，参宿四已经恢复到正常亮度。但这种暗淡仍然是个谜。早期有人试图弄清楚这一奇怪而不寻常的事件，但直到第二年才能揭示全貌。

通过分析包括美国国家航空航天局哈勃太空望远镜在内的天文台的数据，科学家们发现参宿四在2019年“爆炸了”。这颗恒星向太空喷出了一大块表面物质（一种被称为表面质量抛射的事件）。一旦进入太空，这种物质就会冷却成尘埃云，暂时阻挡了来自恒星的光线。

喷出物质对恒星来说是相当正常的。事实上，我们的太阳经常这样做，在被称为日冕物质抛射的事件中，从其外层大气或日冕中喷出物质。

但参宿四的喷发与太阳的常规喷发不同。参宿四喷出的质量是日冕物质抛射时通常喷出的质量的4000亿倍，它喷出到太空的物质块的重量可能是我们月球的几倍。

科学家们认为，这种前所未有的大质量喷射可能是由恒星内部冒出的气体羽流引起的，这得益于恒星正常的400天脉动周期。然而，它背后的确切原因和机制仍然未知。

我们不知道的

随着尘埃从字面上和象征上为参宿四沉降，并继续从大变暗中恢复，科学家们一直在观察这颗恒星及其奇怪的行为。

虽然这种表面质量抛射是人类以前从未见过的，但像这样的抛射可能在整个宇宙中相对常见。事实上，我们在参宿四看到了它，这是因为我们对这颗恒星的熟悉，它的接近度和大尺寸，以及我们能够用哈勃太空望远镜近距离观察整颗恒星的细节。

天文观测者可以从他们的后院看到参宿四，因此不乏观测。然而，为了更详细地了解这颗恒星、它的大气层以及它是如何变化的，科学家们依赖于哈勃等天文台。

哈勃在紫外线中“看到”的能力有助于揭示大变暗及其持续后果的细节。通过在紫外线下观察，哈勃望远镜可以近距离观察恒星表面上方的热大气层。虽然哈勃望远镜仍然是科学家探索参宿四的主要工具，但这颗恒星的未来以及人类探索这颗奇怪恒星的进化方式仍然是未知的。

唯一确定的是什么？参宿四最终将成为超新星。然而，科学家们预计，这种情况在未来10万年内不太可能发生，届时参宿四将成为中子星或黑洞。这颗恒星的最终命运取决于超新星事件后还剩多少物质。