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困惑人的恒星参宿四毕竟要在我们有生之年内爆炸吗？

2023-07-12 13:35阅读：

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困惑人的恒星参宿四毕竟要在我们有生之年内爆炸吗？
By Tereza Pultarova
2023/7/12
Science & Astronomy
参宿四处于它的垂死挣扎中的证据是什么？
困惑人的恒星参宿四毕竟要在我们有生之年内爆炸吗？

由添加了衍射尖峰的六个曝光组成的参宿四图像。. (Image credit: Alan Dyer/VWPics/Universal Images Group via Getty Images)
一项新的未发表的研究通过声称夜空中最亮的恒星之一可能在我们的有生之年死于一个壮观的爆炸正在互联网上掀起波澜。
这项目前可在在线预印本server arXiv上利用的研究，推测猎户座的左肩红巨星参宿四也被称为猎户座阿
尔法星，或者可能已经在它的核中留下有不到值三百年的燃料。当这颗恒星燃烧掉最后的液滴时，它的核将坍塌成一个黑洞，并在此过程中以每秒25000英里（40000公里）的巨大速度炸出恒星的外层。这种凶恶的下场就是天文学家叫一个超新星爆炸的，在参宿四的案例中，对地球上的观察者这将是一个壮观的景象。因为这颗恒星距离地球仅650光年远，那些脱落的气体和尘埃层将明亮的像我们天空中的满月一样照耀数周。
问题在于大多数天文学家不认为参宿四准备好来刚好爆炸。如此是什么让新论文背后的研究人员另外认为呢？
参宿四无疑是一颗已经燃烧过它的主燃料氢的红巨星，它现在正在将它核中的氦聚变成更重的元素。恒星在它的一生中耗尽氢的点是不容错过的。氢不足的恒星需要投入额外的能量点燃在氢聚变期间产生的氦，这迫使它们膨胀超过原始大小的数十倍。在这个过程中，它们也变得更凉、更红。
天文学家知道参宿四是巨大的。如果它位于我们太阳系的中心，它的外层大气层中的灼热气体将达到足以远来吞没木星。然而，参宿四的确切宽度是难来测量的。这是因为参宿四不是一个相当光滑的等离子体球，而是一团笼罩在打嗝出的尘埃云中的沸腾气泡。因此，来测量它的直径是不容易的，然而，确定参宿四的剩余寿命的案例取决于恒星的大小。
在这项新的有争议的研究中，由日本东北大学的佐雄英之领导的天文学家团队提出参宿四比大多数研究人员相信的更大。因为众所周知参宿四会定期的脉动------膨胀和收缩、变暗和变亮这可能是可能的，最明显的是参宿四的亮度每420天上下摆动一次。天文学家将这种增亮归因于一种叫基本模式的恒星的包层的周期性扩张或大致的球形的外部区域的现象。

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猎户座头部的区域有大型拉姆博达猎户星云（Lambda Orionis）在顶部围绕梅萨星，底部是参宿四（左）和贝拉特里克斯（右）. (Image credit: Alan Dyer/VWPics/Universal Images Group via Getty Images)
在参宿四的行为中有也经常出现在一个有规律的基础上的其他怪癖，天文学家将这归因于发生在垂死恒星内部的其他湍流过程。其中一个额外的变化发生在一个2200天的周期内，天文学家对此没有解释。因此，由佐雄领导的团队提出了这种2200天的振荡实际上可以代表参宿四的主要脉动模式，而420天的亮度变化可能是一个次要怪癖。
然而，佐雄在一封电子邮件中告诉太空网站这种场景要求参宿四对这些它的进化模型来起作用更宽达三分之一。
佐雄在一封电子邮件中写道：“要将2200天的周期解释为基本模式需要一个远比用基本模式拟合的420天[周期]大得多的半径。一个更大的有一个观察到的表面温度范围的半径意味着参宿四的固有亮度比以前认为的更高”。
但对参宿四宽达模型要求的，它还必须处在一个它的寿命的后期阶段，已经燃烧完氦而是运行在碳上，这源自先前的氦原子的聚变。一颗红巨星是正在燃烧氦还是碳按它还剩下多少生命做出大的差异。红巨星生命的氦燃烧阶段持续数万年。当碳燃烧开启时，至少按宇宙话说末日即将到来，并且可能在几千年内。
佐雄写道，“虽然我们不能确切确定就在现在还剩下多少碳，但我们的演变模型提出碳耗尽将在不到300年的时间内发生，在碳耗尽之后，可能几十年内会进一步发生更重元素的聚变，之后中心部分将坍塌，并将发生一个超新星爆炸”。
这对天文观测者来说肯定是令人兴奋的。上一次一个附近的恒星变成超新星是在1604年。虽然在宇宙的某个地方恒星每天都在爆炸，但没有一个强大的望远镜，它们中的大多数都太远了不能看到。
但问题仍然存在：除了模型之外什么能使佐雄和他的同事认为参宿四比其他天文学家认为的更大？

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2019年12月参宿四的非常大望远镜观望。 (Image credit: European Southern Observatory)
在他们的论文中，研究人员指出参宿四大小的两种测量值来支持他们的理论。但这正是这篇论文已经引起来自其他天文学家批评的地方。
巴黎天文台天体物理学空间研究和仪器实验室的博士后研究员米格尔·蒙塔热斯（Miguel Montargès）基于智利非常大望远镜的观测结果发表了关于参宿四的论文，他在早些时候的一次采访中告诉 太空网站，“在参宿四的数十次测量中，[佐雄和他的同事]只选择了两个”。
匈牙利布达佩斯康考利天文台的天文学研究员莫尔纳尔也发表了几篇关于参宿四的论文，他说由佐雄和他的同事为支持他们的理论选择的测量结果可能被恒星周围尘埃和气体云影响，使参宿四出现更大。
莫尔纳尔在一封电子邮件中告诉太空网站 ，“如果我们观察太阳，我们会看到一个很好定义的表面，有一个非常清晰的边缘，但参宿四是一颗红超巨星，是极端的蓬松和浮肿的，而这个我们叫它为它的'表面'的光球被隐藏在多层分子气体和尘埃云之下”。
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猛烈的这些物质的排出对红巨星是典型的。在参宿四的案例中，天文学家在2019年观察到一颗如此大质量的云从恒星内浮现，造成这颗恒星暂时的变暗。
莫尔纳尔和他的团队做出了参宿四的大小他们自己的测量，这与大多数科学家认为更对齐。
佐雄论文的发布与参宿四一个异常变亮巧合，导致一些爱好者来猜测这颗恒星可能即将爆炸。但莫尔纳尔和蒙塔尔热斯都不相信。蒙塔杰斯说，由于物质的排出通常的使更老的红巨星逐渐变暗的事实参宿四实际上太亮不能处于它的垂死挣扎中。相反，参宿四尽管它的有规律的脉动，但至少在过去的100年里一直是在我们天空中最亮的十颗恒星中的固定装置。
该论文还没有被同行评审和发表，因此在正式发布之前可能会解决它的一些缺点。
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