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  • 越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    参宿四是一颗明亮的星星,它的亮度近日降到历史新低。天文学家在寻找其中的原因。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:猎户星座在参宿四的牵引下,在每年12月末1月初的夜晚,会升入东南的天空。

    参宿四是猎户座中最有名气的恒星,也是最近新闻中的热点。正当我们期待看到的是这个红超巨星(原文是超巨星,但参宿四确实是红超巨星)像超新星一样爆炸的时候,它的行为出乎我们的预料——参宿四居然变暗了!如果你看过恒星在夜晚的亮度排名,你就应该知道参宿四是排名第十的。但是这一数据只是一个平均值。事实上,参宿四的亮度是可变的,星等一直在0.2(相当于猎户座膝盖上参宿七的亮度)和1.3(只比与其毗邻的参宿五高个零点几)之间波动。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:在左边的粉红色箭头指示出参宿四在猎户座的位置。

    注:1. 参宿五的星等为1.6.

    2. 参宿五和参宿七的亮度也是可变的,只是变化的幅度没有参宿四那么大。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:参宿四依然在变暗……这是我们2019年圣诞节在美国维珍尼亚海滩用智能手机随手拍下的猎户座和参宿四。 图片作者:戴夫·狄金森

    最近,准确地说是十月份,参宿四的星等约为0.5,亮度远超毗邻的毕宿五(0.9)。然而就在本月,业余和职业观测者们均发现(参宿四)的亮度显著下降了。近日,我通过毕宿五(0.9等)和参宿五估计出(参宿四)的亮度衰减到了1.5等,几乎和参宿五差不多了。依照天文学家詹姆斯·卡勒(James Kaler)的“最亮的26颗星”排名,在短短两个月内,参宿四的亮度从第10名掉到了第21,衰减程度惊人,亮度创历史新低。

    深陷麻烦的星星

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(ALMA)拍摄了这张参宿四的图像,展示了其扭曲的形状和一个巨大的亮点。

    ALMA(欧南台/日本国立天文台/美国国家设点天文台)/伊.奥.戈尔曼/皮.凯韦拉

    参宿四被归为脉动红超巨星。其体积会随着大气交替捕获或释放内核发出的热量而膨胀或收缩。 当该星最小且最热时,如果把它放到太阳的位置上,它将填满火星轨道。 当该星最大且最冷时,它足以膨胀到木星轨道。 尽管参宿四的质量是太阳的20倍,其膨胀的外壳却仅有1 / 10,000的空气密度——用红热真空来描述它更为贴切。

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    图解:参宿四的位置在著名的猎户腰带附近。

    参宿四是一个具有多变化周期的的半规则变星。主脉动每隔425天重复一次,但该星的亮度也在以100-180天或5.9年为周期变动。这些波动的背后是类似于巨大太阳黑子的黑斑和明亮的上升气团。参宿四明显处于巨变状态,它将继续给我们惊喜,直至燃料耗尽,坍缩,爆发成为一个II型超新星。

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    图解:来自ESO的甚大望远镜所显示的参宿四图像,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。

    尽管超巨星当前的行为与众不同,但这并不意味着爆发即将来临。天文学家预测,在未来的100,000年的某个时刻,将会发生星体粉碎爆炸。

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    图解:这个光变曲线展示了从1979年到如今用V波段测光法所测量到的参宿四的亮度的周期变化。图中竖轴指的是星等,横轴指儒略日。我已经标记出最早和最近的一次观察日期以及本次和上一次观察到的最暗亮度的日期。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    这周早些时候,我与美国变星观测协会的技术助理塞拉·贝克讨论了参宿四。她从1893年12月10日的第一次拍摄开始,在美国变星观测协会的数据库中对36743颗恒星进行了快速的观察。在等待最终分析结果的同时,贝克也认为目前的最小值是最模糊的。

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    图解:1930-2030年之间参宿四的目视亮度变化这几天是有历史记录亮度最低的时候

    与此同时,天文学家爱德华·吉南、理查德·瓦松尼克(两人都在维拉诺瓦大学)以及业余爱好者托马斯·卡尔德伍德已经对参宿四做了超过二十五年的观测。2019年12月20日,他们报告说精确的V波段光度测量显示参宿四亮度已下降到1.29星等。这是自二十世纪初以来该恒星电子监控亮度最弱的一次。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    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),目前最清晰的参宿四照片就来自此处。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。

    在天文电报#13365中,吉南表示,目前参宿四的黯淡主要来自一个偶然因素:恒星目前恰好接近5.9年光周期的最小光,同时也接近425-d周期比平常更深的最小光。实际上,恒星的重叠循环产生了这种极小值。吉南鼓励观察者们在又冷又暗的状态下仔细观察这颗恒星。

    你可以亲自观测

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:请用这张照片来帮助你找到参宿四,并根据毕宿五、参宿五以及参宿七来估计它的星等。括号中的数值为星等。

    幸运的是,几乎地球上的每一个人都能估计参宿四的星等。无论你在阿塔卡马沙漠还是纽约市中心,都很容易看到参宿四。找到参宿四后用参宿五和毕宿五来确定它的亮度,精度为十分之一星等。例如,如果参宿四的亮度处于参宿五和毕宿五的亮度之间,那么它的星等大约为1.3。稍暗一点或稍亮一点就加减十分之一星等。

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    图解:参宿四,与标注亮度的冬季六边形(注意,这是在参宿四此次变暗之前拍摄的)。图源与版权:史蒂夫·布朗

    当你估计星等时,你要迅速地从一颗星看向另一颗星。如果注视同一颗星太久,你的大脑会使这颗星的亮度“膨胀”。近视的观测者有另一种方法:摘下你的眼镜!星星会变成圆盘状,这就更容易观察到细微的亮度差异。

    越来越暗的参宿四到底发生了什么?

    图解:参宿四的紫外线影像,显示出恒星的不对称脉动,扩展和收缩。

    记下星等,隔几天或每周再来估计一次,你会发现星等在随着时间改变。参宿四估计将在2020年一月份继续黯淡下去,然后重新变亮。但你永远不会预测到参宿四会带来什么惊喜。星星们总是“我行我素”,这正是乐趣所在!

    参考资料

    1.Wikipedia百科全书

    2.天文学名词

    3.Bob King-skyandtelescope-柿原春茶 藏庸俗_ 没有眉毛的寇拾叁 咖喱星人 A八哥 质子教授 柒月未央

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