參宿四是一顆紅超巨星,在冬季獵戶座的右上角出現(xiàn)一個(gè)明亮的、紅寶石色的、閃爍的光點(diǎn)。然而,當(dāng)近距離觀察時(shí),天文學(xué)家們知道,它是一個(gè)憤怒的“怪物”,有著長(zhǎng)達(dá)400天的有規(guī)律的“脈動(dòng)心跳”。這顆衰老的恒星被歸類為超巨星,因?yàn)樗呀?jīng)膨脹到了驚人的直徑,大約有10億英里。如果放在我們太陽(yáng)系的中心,它將達(dá)到木星的軌道。
這顆恒星的最終命運(yùn)是作為一顆超新星爆炸。當(dāng)這種情況最終發(fā)生時(shí),它將在地球上的白天天空中短暫可見(jiàn)。但是在最后引爆之前,現(xiàn)在有很多“煙花”正在進(jìn)行。天文學(xué)家利用哈勃和其他望遠(yuǎn)鏡推斷,這顆恒星在2019年炸掉了其可見(jiàn)表面的一大塊。這在以前的恒星上是從未見(jiàn)過(guò)的。我們的太陽(yáng)經(jīng)常經(jīng)歷其外層大氣的質(zhì)量噴射,即日冕。但是參宿四上發(fā)生的這些事件比在太陽(yáng)上看到的要強(qiáng)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
當(dāng)這顆恒星在2019年底神秘地變暗時(shí),第一條線索出現(xiàn)了。在冷卻過(guò)程中,噴射出的表面形成了巨大的遮蔽塵埃云。天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)拼湊出了這種動(dòng)蕩的情景。而這顆恒星仍在慢慢恢復(fù);光球?qū)诱谧晕抑亟ā6鴥?nèi)部正在回蕩,就像一個(gè)被大錘敲擊過(guò)的鐘,擾亂了恒星的正常周期。這并不意味著這顆“怪物”恒星很快就會(huì)爆炸,但是晚期的活動(dòng)可能會(huì)繼續(xù)讓天文學(xué)家感到驚奇。
在分析了來(lái)自美國(guó)宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和其他幾個(gè)天文臺(tái)的數(shù)據(jù)后,天文學(xué)家得出結(jié)論,明亮的紅超巨星參宿四在2019年真的發(fā)生爆炸,失去了其可見(jiàn)表面的很大一部分,產(chǎn)生了巨大的表面質(zhì)量拋射(SME)。這是在普通恒星的行為中從未見(jiàn)過(guò)的。
我們的太陽(yáng)經(jīng)常在一個(gè)被稱為日冕物質(zhì)拋射(CME)的事件中吹掉其脆弱的外層大氣的一部分,即日冕。然而,參宿四SME炸掉的質(zhì)量是普通CME的4000億倍!這顆怪異的恒星仍在緩慢地恢復(fù)。
這顆“怪物”恒星仍在緩慢地從這場(chǎng)災(zāi)難性的動(dòng)蕩中恢復(fù)過(guò)來(lái)。哈佛-史密森天體物理學(xué)中心的Andrea Dupree 說(shuō):“參宿四現(xiàn)在繼續(xù)做著一些非常不尋常的事情;其內(nèi)部正在進(jìn)行某種反彈。”
這些新的觀察結(jié)果提供了一些線索,說(shuō)明紅超巨星在其生命的晚期是如何隨著其核聚變“爐”的燃燒而失去質(zhì)量的,然后再作為超新星爆炸。質(zhì)量損失的數(shù)量大大影響了它們的命運(yùn)。然而,參宿四出人意料的行為并不能證明這顆恒星很快就要爆炸了。因此,質(zhì)量損失事件不一定是即將發(fā)生爆炸的信號(hào)。
Dupree現(xiàn)在正在把這顆恒星在爆發(fā)之前、之后和期間的行為的所有拼圖拼湊在一起,形成一個(gè)連貫的故事,即在一顆老化的恒星中出現(xiàn)了前所未有的巨大爆炸。
這包括來(lái)自STELLA機(jī)器人觀測(cè)站、Fred L. Whipple天文臺(tái)的Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph(TRES)、NASA的日地關(guān)系天文臺(tái)航天器(STEREO-A)、NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)變星觀測(cè)者協(xié)會(huì)(AAVSO)的新光譜和成像數(shù)據(jù)。Dupree強(qiáng)調(diào),哈勃的數(shù)據(jù)對(duì)于幫助理清這個(gè)謎團(tuán)是至關(guān)重要的。
“我們以前從未見(jiàn)過(guò)一顆恒星表面的巨大質(zhì)量噴射。我們留下了一些我們并不完全了解的事情。這是一個(gè)全新的現(xiàn)象,我們可以通過(guò)哈勃直接觀察并解決表面細(xì)節(jié)。我們正在實(shí)時(shí)觀察恒星的演變?!?/p>
2019年的巨大爆發(fā)可能是由一個(gè)對(duì)流羽流引起的,直徑超過(guò)一百萬(wàn)英里,從恒星深處涌出。它產(chǎn)生了沖擊和脈沖,炸掉了一大塊光球,使這顆恒星在冷卻的光球所產(chǎn)生的塵埃云下有一個(gè)巨大的冷卻表面區(qū)域。參宿四現(xiàn)在正努力從這一傷害中恢復(fù)。
這塊斷裂的光球的重量大約是我們?cè)虑虻膸妆叮w向太空,冷卻后形成了塵埃云,阻擋了地球觀察員看到的這顆恒星的光線。這種暗淡從2019年末開(kāi)始,持續(xù)了幾個(gè)月,即使是在后院觀察這顆恒星亮度變化的觀察者也很容易發(fā)現(xiàn)。作為天空中最亮的恒星之一,參宿四很容易在獵戶座的“右肩”找到。
更令人難以置信的是,這個(gè)超級(jí)巨星400天的脈動(dòng)率現(xiàn)在已經(jīng)消失了,也許至少是暫時(shí)的。近200年來(lái),天文學(xué)家們一直在測(cè)量這種節(jié)奏,這在參宿四的亮度變化和表面運(yùn)動(dòng)的變化中顯而易見(jiàn)。它的中斷證明了井噴的兇猛程度。
Dupree認(rèn)為,這顆恒星的內(nèi)部對(duì)流單元,即驅(qū)動(dòng)定期脈動(dòng)的單元,可能會(huì)像一個(gè)不平衡的洗衣機(jī)桶一樣,四處亂晃。TRES和哈勃光譜暗示,外層可能已經(jīng)恢復(fù)正常,但是表面仍然像一盤果膠甜點(diǎn)一樣跳動(dòng),因?yàn)楣馇驅(qū)诱谧晕抑亟ā?/p>
雖然我們的太陽(yáng)有日冕物質(zhì)拋射,可以炸掉外層大氣的小塊,但天文學(xué)家從未見(jiàn)證過(guò)一顆恒星的可見(jiàn)表面有如此大的數(shù)量被炸入太空。因此,表面質(zhì)量拋射和日冕質(zhì)量拋射可能是不同的事件。
1996年,Dupree利用哈勃解決了該星表面的熱點(diǎn)。這是第一張除太陽(yáng)以外的恒星的直接圖像。美國(guó)宇航局的韋伯太空望遠(yuǎn)鏡可能能夠在紅外光中探測(cè)到噴出的物質(zhì),因?yàn)樗^續(xù)遠(yuǎn)離該恒星。