天文学家扼杀了所有的乐趣,指责灰尘是参宿四变暗的原因

2020-08-15 01:15:03

参宿四是距离地球最近的大质量恒星之一。它也是一颗古老的恒星,当它发出暗淡的红色并膨胀时,它已经到达了这个阶段,热的核心只对其外层产生了微弱的引力。这种结合意味着我们实际上能够分辨出恒星表面的不同区域,尽管它位于700光年之外。

这种能力在去年年底派上了用场,当时参宿四做了一件不同寻常的事情:它变得如此暗淡,以至于肉眼可以看到不同之处。对准这颗巨人的望远镜能够确定参宿四的暗度分布不均匀,从地球上看,它的形状奇特而压扁,而不是整齐、均匀的亮度下降。这引发了很多关于这颗巨星到底是怎么回事的问题,一些专家推测,由于参宿四的体型和年龄较高,这种奇怪的行为是正在形成的超新星的迹象。

现在,一个由国际观察员组成的小组正在这里为可能的爆炸泼冷水。他说,研究人员很幸运,在调光事件之前、期间和之后,哈勃望远镜都指向参宿四。结合一些及时的地面观测,这些数据表明了恒星变暗的一个相当普通的原因:恒星附近打了一个大饱嗝,形成了一团尘埃云。

参宿四同时有几件事在发生。其一是这颗恒星有某种类似于心跳的东西,尽管心跳极其缓慢且不规则。随着时间的推移,恒星会经历表面膨胀然后收缩的周期。其中一个周期相当有规律,需要五年多一点的时间才能完成。在此之上是一个更短、更不规则的周期,需要不到一年到一年半的时间才能完成。

我们可以跟踪这些周期,因为恒星的表面向我们移动或远离我们,这取决于它是处于膨胀阶段还是收缩阶段。这种运动使参宿四表面发出的光产生多普勒频移,并导致恒星的某些特征向光谱的红端或蓝端移动,这取决于它是在收缩还是在膨胀。

虽然这些变化很容易用地面望远镜追踪,但它们不会引起恒星光线的剧烈变化,而这种变化可以解释在变暗事件中所看到的变化。

但是参宿四并不是唯一的变化。正如我们前面提到的,这颗恒星是一个巨大的、膨胀的结构,有着我们在其他恒星上看到的驱动行为的所有对流和磁场活动。它们可以驱动不寻常的行为,而这正是哈勃望远镜用来追踪的那类东西。这项新工作背后的研究人员已经有时间利用望远镜在光谱的紫外线区域进行观测,这一区域很难穿过地球的大气层。

这些紫外线观测表明,光球--产生我们所看到的光的恒星外层--在变暗事件之前就开始向外加速。当这种加速度达到峰值时,光球层正以大约每秒7公里的速度移动。关键的是,这个高峰在变暗之前就出现了,当变暗变得戏剧性的时候,向外的推动已经逆转了。同样值得注意的是,这种加速度的迹象并不是均匀分布在整个恒星上的;只有恒星表面的一部分经历了突然的膨胀。

利用所有这些观测,研究人员将参宿四在其变暗事件之前正在发生的事情的图片组合在一起。事情开始于恒星的膨胀,这是它通常周期的一部分。然而,在此之上,参宿四表面的一部分以由于周期性膨胀而无法实现的速度喷发。研究人员认为,这是恒星内部的对流单元到达其表面的产物。

这两个事件结合在一起的结果是,许多物质被推到离恒星足够远的地方,以至于它可以冷却,从而使恒星形成尘埃。然后,这些尘埃解释了变暗的原因。考虑到调光相对于哈勃望远镜看到的紫外光的变化是延迟的,这个时间安排是有意义的。

幸运的(或不幸的),所有这一切都意味着参宿四的奇怪行为不能归因于即将到来的超新星,或者外星人,或者任何其他令人着迷但不可信的解释。但是我们(从天文学上讲)近距离观察这些事件的能力可能会帮助我们了解其他遥远恒星的行为,这并不是一件坏事。

Arxiv。摘要编号:2008.04945元(约合arxiv)。将在“天体物理杂志”上发表。