参宿四什么时候会爆发成为超新星?数万年后?或是今晚?

简介:猎户座的上肩恒星——Betelgeuse,正在慢慢变黯淡,渐渐消失。Betelgeuse在12月极易被观测到,还可用冬季六边星群参考以估计其亮度。这颗超新星候选星虽然在衰退,但预计会在2020年初再次变亮,在未来会变成一颗超新星。

猎户座是冬季星座中最具标志性和最为熟悉的星座之一,你有没有发现它看起来有点不一样?罪魁祸首是它肩膀上部的猎户座阿尔法星,也就是猎户座参宿四。它看起来非常暗淡,这是21世纪以来最暗淡的一次。

这颗附近的候选超新星什么时候爆发?如果爆发了会是什么样子?

就像所有优秀的天文学和太空故事一样,关于参宿四故事也是从周末假期到来前的周五晚上开始。12月20日,星期五的晚上,我们开始在社交媒体上看到关于参宿四讨论的热搜,并深入探究了令人兴奋的根源:维拉诺瓦大学的研究人员在12月8日发表了一篇关于“附近的红超巨星参宿四的衰弱”的论文。美国变星观测者协会(AAVSO) 提供的光曲线估计值证实了这个论断。相比于比它通常的星等+ 0.5到+ 1.5,这颗恒星确实已经衰退了大约一个星等或者大半个星等。趁着天气晴朗,我们前往位于弗吉尼亚州诺福克市中心的停车场屋顶观景台去观测参宿四。它确实很明显地变暗了,大约比附近的+1级阿尔德巴兰稍微暗一点。

对参宿四星等的估算可以追溯到1970年 资料来源:AAVSO

虽然对于参宿四这样的可变恒星来说,一个星等的变化并不罕见,但是这样大的星等变化总是会让天文界停驻观望。这颗红超巨星的质量是太阳的12倍,距离地球约700光年。天文学家约翰·赫歇尔爵士在1836年首次发现了红橙色参宿四的可变性。从物理上讲,这颗恒星目前的膨胀半径大约为8个天文单位(AU),如果你把它放在太阳系的中心,参宿四可能会一直延伸到木星的轨道之外。

我们(弱小)的主星太阳vs.包括参宿四在内的邻星

资料来源:戴夫·迪金森

参宿四的巨大也使天文学家得以利用威尔逊山天文台2.5米望远镜的首次粗糙光学干涉测量来测量参宿四的物理直径50毫弧秒。20世纪80年代后期,天文学家利用孔径掩蔽干涉技术获得了参宿四的第一张直接“图像”。

在紫外线中跳动的参宿四 资料来源:NASA/HST

参宿四总是值得我们去关注,因为它是银河系中最接近超新星的候选者之一。我们经常能在遥远的星系中看到超新星,就在1987年,附近的大麦哲伦星系还发现了一颗超新星。但在天文望远镜时代,我们的星系从未见过这样的事件: 1604年位于蛇夫座的开普勒恒星是银河系中最后一颗被观测到的超新星。像参宿四这样的红巨星,寿命短暂,不到1000万年的时间就会耗尽它的氢燃料。这颗恒星注定要经历一次核心内爆和大规模坍缩,然后反弹为II型超新星。这样的爆炸可能会发生在10万年之后,或者今晚。

2019年圣诞节,我们在弗吉尼亚海滩用手机短暂捕获到的参宿四和猎户座,它仍在衰退

资料来源:戴夫·迪金森

参宿四的衰落究竟是一场真正壮观演出的前奏,还是只是虚惊一场?天文学家们还不确定。但这场距离我们700多光年的超新星事件是近距离研究超新星的绝佳机会,那时不仅所有的光学望远镜都会对准这颗爆炸的恒星,而且诸如激光干涉引力波观测站(LIGO)之类的设备也能探测到附近超新星的引力波,埋在南极冰层下的冰立方中微子天文台也能探测到这一事件。

对我们来说幸运的是,我们已经安全脱离了50光年长的“死亡地带”,因此我们接收不到来自参宿四的任何外来致命辐射,这样一颗超新星的诞生对我们来说只是一个会上演一场精彩表演的有趣的科学事件。一项研究表明,超新星可能参与了地球上生命的进化,甚至可能促使早期人类直立行走。下面是目前在超新星候选区域附近的恒星名单:

附近1000光年内的超新星候选者 资料来源:戴夫·迪金森

猎户座的超新星会是什么样子?以大麦哲伦星云的最后一颗超新星(II型超新星)为参照,我们计算出当参宿四真的爆炸时,它将以-10等的强度发光,比满月暗16倍,但比金星亮100倍,所以在白天的天空中很容易看到它。参宿四变成超新星,也很容易在夜间投下明显的阴影。

(百度百科:根据天文学家的推算,参宿四爆发时视星等大概是 -12 等左右,也就是说可以达到满月的亮度,在白天也可以看见。新的模拟结果表明其亮度甚至可能超过 3 倍满月亮度。)

但是你可以亲眼看到正在进行的衰退过程。在12月很容易找到参宿四,它在黄昏时从东方升起。事实上,北半球的冬天是这颗恒星爆发的最佳时间,因为它与太阳大致相反,将主宰夜空。而夏天将是最糟糕的观测时机,因为太阳在白天的天空中,而它在遥远的另一边。

你甚至可以用冬季六边形星群附近的星星作为参考,自己估测参宿四的亮度:

参宿四和标注了亮度的冬季六边形恒星(注意:于参宿四变暗之前拍摄)

图片来源和版权:史蒂夫·布朗。

接下来呢?预计参宿四会在2020年初再次变亮,如果它反弹到负星等区域,超过参宿七和天狼星的亮度,那么事情就会变得非常令人兴奋。

不过现在,我们正处于观望之中,等待参宿四的新年烟火。这种时候是苦乐参半的: 如果能在有生之年看到参宿四变成超新星,我们将是非常幸运的,但是熟悉的猎户座再也不会和以前一样了。

作者: David Dickinson

FY: Yoko陈毛毛

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