参宿四,一颗我们有机会见证其消亡的恒星
参宿四及其红色自古以来就为人所知,古典天文学家托勒密将它的颜色描述为或多或少的橙黄褐色,在 19 世纪,在现代恒星分类系统出现之前,天文学家将参宿四作为III 类(橙色到红色)恒星的原型之一。而相比之下,我们的天文观测数据自古以来就比较完善且传承有序,在托勒密之前约三个世纪,中国天文学家观察到的参宿四呈黄色;这样的观察记录数据表明这颗恒星在这段时间大约处于黄色超巨星阶段, 考虑到目前对这颗恒星复杂星周环境的研究,这是其中一种可能性。
参宿四比太阳大16倍,这颗红色的恒星还具有令人难以置信的亮度,其3600开尔文的低温表面赋予了它独特的红褐色,但它在548光年的距离外发出了我们的恒星12.6万倍的惊人光亮,这么高的亮度使其我们可以用肉眼直接看到它,仅在可见光中就发出其总辐射13%的能量,如果我们能感知所有波长的光,那么参宿四就会比我们夜空中最亮的恒星更亮。
参宿四的直径大约是太阳的764倍,这意味着如果它处于我们的恒星系中太阳的位置,它的边缘将延伸到木星之上,直接吞噬地球、火星和水星,但遗憾的是参宿四的生命即将结束,因为它每10 000年就会损失大约相当于一个太阳质量的物质,预计它将在未来的某个时刻成为超新星,但这一事件的确切时间仍然是个谜。
这颗恒星已经被研究了几个世纪,最早可以追溯到古希腊和中国的天文学家,他们分别都注意到了它,最近对参宿四的观测显示,它是一颗脉冲星,意味着它的外壳会在一个周期内膨胀和收缩,导致它的直径和平均温度在每个阶段都会发生变化,这使得对它的研究更具挑战性,在2019年和2020年,参宿四经历了一次突然的、非典型的变暗,随后暂时恢复到通常的亮度,这种行为的原因仍然不明,但随即便有人开始猜测,这可能意味着这颗恒星正在死亡。
2009年7月,欧洲南方天文台发布了由地面超大型望远镜干涉仪拍摄的图像,显示出一个巨大的气体羽流从该星体延伸到周围的大气层中,这是参宿四的大气层中的多次质量抛射之一,其量级相当于太阳和海王星的角距离。天文学家至少发现了六个环绕参宿四的外壳,这使得我们以前一直不明白的在垂死状态的恒星生命中的质量损失之谜得到解答,我们也许可以从中找到这些恒星巨人悲惨灭亡的原因,当然这需要更多的观测数据的支持。
2019年,研究人员利用哈勃望远镜和其他望远镜发现,参宿四失去了大面积的可见光,并产生了一次质量抛射,这一事件的强度比太阳上典型的日冕物质抛射大几千倍,这也解释了为什么参宿四在2019年10月的光度开始快速下降,到2020年2月中旬参宿四失去了大约三倍的亮度,亮度从0. 5等到1.7等,然而参宿四后面就似乎完全停止了变暗,有效地结束了变暗事件。
在2020年8月,天文望远镜发现了恒星旁边第二个尘埃云,天文学家们据此假设,这颗恒星一次抛射的物质质量可能就是我们月球质量的好几倍,这些物质已经破裂并进入太空,这就解释了参宿四的突然变暗后停止的原因,现在离恒星几百万公里远的抛射物质仍然能被美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜探测到,这也给了科学家们一个独特的机会来观察这个迄今为止从未见过的现象。
参宿四向外发出的巨大能量是其恒星燃料快速燃烧的结果,这也会加速恒星的毁灭,当恒星耗尽燃料并在自身引力的作用下坍塌时,它将爆炸成一颗壮观的超新星,这将是少数人才能看到的景象。而且由于参宿四离地球很远,它的爆炸不会影响到人类的生活,根据天文学家的说法,对人类来说远离超新星的安全距离是50光年,而显然参宿四距离我们的距离超过安全距离10倍。
对于科学家来说,能观察到参宿四的消亡过程是一个很好的机会,可以研究恒星喷出的物质,如灰尘和气体是如何与周围的星际介质相互作用的,这些信息可以帮助我们了解恒星的生命周期以及它们对银河系的影响,此外,研究参宿四也可以帮助我们了解超新星是如何影响行星系统的形成和演变的。