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參宿四可能是天空中行為最古怪的恒星之一。它在前幾年其亮度突然大幅度變暗，而在最近，它又奇怪地變亮了起來。它的行為為何如此奇怪？難道說它可能很快就會爆發(fā)成超新星？如果真的發(fā)生的話，這顆恒星將變得像滿月一樣明亮。那么，我們真的可以期待一下該天文奇觀的發(fā)生嗎？
文 | 陳強
參宿四是冬季夜空中最醒目的恒星之一，它是獵戶座左肩的一個閃閃發(fā)光的紅色亮點，距離地球約 650 光年。參宿四是肉眼可見的最大恒星之一，如果把它放到太陽系的中心，那么它的表面將會延伸到小行星帶之外，水星、金星、地球和火星軌道內(nèi)的一切都將被它吞噬。
參宿四是一顆紅超巨星，這意味著它已經(jīng)燃燒掉了核心內(nèi)所有氫燃料，并且比原來膨脹了數(shù)百倍?，F(xiàn)在，它在核心內(nèi)部正在將氦融合成碳和氧。一般來說，紅超巨星的階段都很短暫，持續(xù)的時間總共只有數(shù)十萬至數(shù)百萬年，隨后恒星將在超新星爆發(fā)中消亡。也就是說，參宿四正處于它的暮年。
通常情況下，參宿四是夜空中第 10 亮的恒星。然而，自從今年 4 月初起，這顆恒星已經(jīng)在排行榜上攀升到了第 7 名，目前的亮度比平時高出近 50%。這不免讓人有點興奮，難道它很快就會爆發(fā)成超新星嗎？
參宿四如果爆發(fā)會怎樣？
在氦被消耗完之后，紅超巨星將通過燃燒碳和氧生成氖和鎂，然后再把它們?nèi)紵晒?，來維持自身的存在。最終，恒星的核心將充滿了鐵。然而鐵的核聚變會吸取能量，而不是釋放能量。此時，恒星的核心將不再能夠從進一步的聚變反應(yīng)中獲得能量，導致恒星在自身引力的作用下坍縮，并將自己炸成碎片。此時，恒星就成為了一顆超新星。
如果參宿四真的即將發(fā)生爆發(fā)，這將是 400 多年來離我們最近的超新星爆發(fā)。當它變?yōu)槌滦菚r，第一個先兆將是悄無聲息的：在恒星坍縮過程中釋放出大量幽靈般的中微子，它們會突然席卷地球，照亮全球各地的探測器。
接著，高能光子就會從密集膨脹的恒星碎片云中鉆出來。當光子抵達地球后，我們將會看到參宿四變得非常明亮，甚至能達到滿月的亮度，而且都集中在一個光點上。足夠亮，以至于你在白天也可以看見它。而在晚上，參宿四的光線能在地面上投下輪廓鮮明的影子。
這一天文奇觀會持續(xù)大約幾周的時間。而且幸運的是，雖然參宿四離地球比較近，但它變?yōu)槌滦菍ξ覀儊碚f不會帶來任何危害。天文學家認為，只有在距離地球約 160 光年的范圍內(nèi)的超新星爆發(fā)，才有可能對我們產(chǎn)生危害。
原來是參宿四的“大變暗”導致的？
然而，天文學家卻給這個可能“潑了冷水”。他們認為，參宿四近期不會變?yōu)槌滦牵罱兞恋脑?，是與 2019 年末發(fā)生的“大變暗”事件有關(guān)。
天文學家早就知道，參宿四是一顆變星，也就是說它會周期性地變亮和變暗。事實上，澳大利亞原著居民早在一千多年前就注意到了這個現(xiàn)象。在最近的 100 多年里，天文學家觀察到，參宿四大約每 400 天變亮一次，然后下降到峰值亮度的一半左右，然后再次變亮。
在 2019 年底至 2020 年初，這顆恒星卻變得比以往任何時候都要暗，比它通常最暗的亮度低了約 2.5 倍。該事件被稱之為“大變暗”。天文學家認為，這是因為恒星噴出了大量物質(zhì)，產(chǎn)生了巨大的塵埃云，隨后遮擋了恒星自身的光芒。
塵埃云散去后，參宿四就恢復(fù)到它通常的亮度。但自從“大變暗”以來，這顆恒星就不像以前那樣了。它的亮度變化周期變得比以前更短，大約為 200 天，而且最重要的是，這顆恒星在最近變得比以前更為明亮。
天文學家認為，參宿四從內(nèi)部噴出的物質(zhì)，使得恒星的外殼和內(nèi)部彼此朝相反的方向移動，這種變化可能導致了恒星的亮度變化周期縮短。而且，恒星表面上應(yīng)該會出現(xiàn)大量的等離子體湍流，這可以解釋為什么這顆恒星變得比以前更亮。
也就是說，參宿四的表面現(xiàn)在處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)，天文學家認為，參宿四將在未來 5 到 10 年內(nèi)會恢復(fù)到通常的狀態(tài)。
事實上，每隔幾個世紀，參宿四就會噴出大量的物質(zhì)，隨之而來的是“大變暗”。但這一切并不意味著這顆恒星即將爆發(fā)。
參宿四到底何時會爆發(fā)？
參宿四離我們距離較近，借助天文望遠鏡，天文學家可以很好地觀測到參宿四外層發(fā)生的事情。雖然無法直接觀測到恒星核心內(nèi)到底發(fā)生了什么，但根據(jù)觀測到的數(shù)據(jù)，天文學家推測出，參宿四仍處于將氦聚變成碳和氧的早期階段。
此外，天文學家還可以通過研究其他的紅超巨星來分析參宿四。例如，一顆被稱為“大犬座 VY”的紅超巨星，距離地球約 3900 光年，被認為比參宿四更接近它的死亡時刻。但與變亮的參宿四不同，這顆恒星在過去的 100 年里一直在變暗。一百多年前，大犬座 VY 是肉眼可見的，但它已經(jīng)釋放了太多的物質(zhì)，我們現(xiàn)在只能在紅外線中看到它。當恒星接近超新星爆發(fā)時，我們預(yù)計會看到這種大量物質(zhì)的排出。大犬座 VY 已經(jīng)損失掉了大約 60% 的原始質(zhì)量，而參宿四仍然有 95% 的原始物質(zhì)。
此外，根據(jù)歷史記錄，參宿四在遠古時代被描述為一顆黃色的恒星，直到 2000 多年前，人們才開始把它描述為紅色。這表明參宿四還處于紅超巨星的早期階段。
目前，天文學家大都認為，參宿四預(yù)計將在未來 1 萬到 10 萬年的某個時候爆發(fā)。這意味著，今天活著的人幾乎不可能看到參宿四的爆發(fā)了。
而在接下來的幾個月里，參宿四將無法被觀測到，因為它離太陽太近了。天文學家將不得不等到夏末才能繼續(xù)對它進行觀測。如果到了 9 月，參宿四仍然像現(xiàn)在一樣明亮，或者更亮，那么我們就應(yīng)該開始思考它到底怎么了。
參考文獻：
https://www.space.com/is-betelgeuse-going-supernova
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