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  • 如果参宿四爆发了,地球会受到影响吗?答案你或许不会想到

    参宿四超新星爆发时对地球会有什么影响(不仅是辐射,还有喷射出的气弹)?

    参宿四是附近的一颗红巨星,预计很快会发生一场壮观的超新星爆发,因此它为很多天文恐怖故事赋予了灵感。而这些故事常常掩盖的一点是,“附近”和“很快”都是相对意义上的措辞。天文学家使用这些词的方式与我们在日常对话中使用这些词的方式大不相同。

    如果参宿四爆发了,地球会受到影响吗?答案你或许不会想到

    这张由阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)拍摄的照片展示了红巨星参宿四,这是已知的最大恒星之一。图片显示了参宿四与太阳系相比有多大。参宿四将吞没所有的四个类地行星——水星、金星、地球、火星,甚至气态巨行星木星。只有土星会超出它的表面。(图片来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/E.O'Gorman/P.Kervella)

    首先,让我们看看“很快”这个词。天文学家估计,参宿四大约有1000万年的历史,4万年前它开始膨胀为红巨星。这意味着它的核心中的氦已经开始了核聚变,产生了氧和碳,并开始进入核心坍缩和最终的超新星爆发的进程中。究竟需要多长时间才能实现这一过程尚不清楚,天文学家也只能使用恒星演化模型进行估算。反过来,这些模型也取决于参宿四的质量和自转周期,而这两个已知量都是不精确的。

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    三张图片分别展示了天空中的猎户座(标记出来的是参宿四)、参宿四的变焦摄影,以及这颗超级巨星有史以来最清晰的照片。(图片来源:ESO, P.Kervella, Digitized Sky Survey 2 and A. Fujii)

    如果像大多数研究表明的那样,参宿四的质量达到太阳的近20倍,那么它将在未来10万年内的某个时候爆发,留下一个类似于仙后座A(Cassiopeia A)的天体飞溅物。它更可能在这个预估时间段的后期爆发,但立刻爆发也并非不可能。不过,即使假设爆发可能在该时间段内的任何时候随机发生,你在有生之年见证参宿四爆发的几率也不到0.1%。

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    仙后座A(Cassiopeia A)是大约300年前爆发的一颗大质量恒星的残骸。X射线照片展示了爆发产生的热气体膨胀。(图片来源:NASA/CXC/SAO 2017.12.27)

    再者,如果像一些其他研究所指出的那样,参宿四的质量接近太阳质量的15倍,那么它在自转缓慢的情况下可能需要100万年或更长时间才能成为超新星。如果这样的话,你活着看到参宿四爆发的可能性是零。

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    太阳系行星与大恒星的比较:(1)水星<火星<金星<地球;(2)地球<海王星<天王星<土星<木星;(3)木星<比邻星<太阳<天狼星;(4)天狼星<北河三<大角星<毕宿五;(5)毕宿五<参宿七<心宿二<参宿四;(6)参宿四<大犬座VY<盾牌座UY(图片来源:Wikimedia Commons/IStoleThePies)

    现在,让我们来看看“附近”这个词,要测量地球到像参宿四这样明亮的红巨星的距离并不容易。不同测量方法给出的结果从520光年到近700光年不等,大约是距离半人马座阿尔法星(Alpha Centauri)的150倍。(如图所示,参宿四在我们的天空中看起来很明亮,因为它本质上很大而且很亮。)即使是估算距离的最小值,参宿四距离地球也很远,不会对地球造成重大威胁。正如查理·基尔帕特里克(Charlie Kilpatrick)所解释的,参宿四超新星爆发直接喷射出的物质在到达地球之前很久就会膨胀和冷却到无关紧要的程度。

    如果参宿四爆发了,地球会受到影响吗?答案你或许不会想到

    红巨星参宿四的光谱类型为M1-2,位于猎户座,它是不用双筒望远镜就能看到的最大恒星之一,它的半径估计约为太阳的887至955倍。(图片来源:Star Facts)

    参宿四超新星爆发的辐射肯定会对地球环境产生一些可测量的影响,但对地球生命的影响可能很小。举个例子,参宿四离地球太远,不能使地球大气层发生明显的电离。评估这种风险的一种方法是观察在过去的时间里附近的超新星爆发造成的后果。要找到这种证据并不容易,这强有力地证明了只有非常近的超新星爆发才会有很大的危险。

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    这张艺术家制作的图片展示了超级巨星参宿四,这颗恒星有着几乎和太阳系一样大的巨大气体羽流,其表面有一个沸腾的大气泡。图中还提供了以参宿四半径为单位的比例尺以及它与太阳系的比较。(图片来源:ESO/L.Calçada)

    最近的一项研究声称找到了170万到320万年前两次超新星爆发的化学证据。据称,两次爆发发生在距地球300光年左右的地方,这意味着其辐射强度是参宿四爆发的预期辐射强度的4倍左右。然而,没有明显的迹象表明它们对地球生命有任何影响。它们有可能导致了一段时间内的气候变冷,但也有可能与气候变化完全无关。无论如何,在那个时代没有发生大灭绝。

    如果参宿四爆发了,地球会受到影响吗?答案你或许不会想到

    (图片来源:Trendin Tech)

    从统计角度来说,超新星爆发应该每200万到400万年在100pc(parsec,秒差距,天文学长度单位,100pc约为326光年)内发生一次。无论它们对古代生命产生了什么样的影响,这在化石记录中都难以辨认。所以也可以说,即使参宿四很快就会爆发,在你的有生之年它仍然不足以构成重大危机,可以少担心一件事了。

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    图解:图片显示的是美国国家无线电天文台座落在新墨西哥州索科洛的甚大天线阵(Very Large Array,VLA)。27只天线每只的重量是209公吨(230吨),需要时可以在阵列中的轨道上移动,以使用孔径合成干涉仪进行详细的研究。

    相关知识

    参宿四(Betelgeuse),拜耳命名法中著名的猎户座α(α Orionis或α Ori),是全天第九亮星,也是猎户座第二亮星,只比邻近的参宿七(猎户座β)暗淡一点。它是明显的红色半规则变星,视星等在0.2至1.2等之间变化著,是变光幅度最大的一等星。这颗恒星标示著冬季大三角的顶点和冬季六边形的中心。

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    图解:透过ALMA于2017年6月拍摄到的参宿四,这是迄今分辨率最高的太阳系外恒星照片,也是ALMA首度清楚观测到恒星表面

    在分类上,参宿四是一颗红超巨星,并且是已知最大和最亮的恒星之一。如果它位于太阳系的中心,它的表面会超越小行星带,并可能抵达并超越木星的轨道,完全地席卷掉水星、金星、地球和火星。但是,在上个世纪对参宿四的距离估计从180光年至1,300光年不等,因此对其直径、光度和质量的估计是很难被证实的。目前认为参宿四的距离大约是640光年,平均的绝对星等是-6.05。

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    图解:来自ESO的甚大望远镜所显示的图像,不仅有恒星的盘面,还有以前不知道的被气体围绕着的烟羽伴随着扩展的大气层。

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. quora-胖头鱼

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