表面被巨型黑子覆盖 “参宿四”星神秘变暗原因找到

参宿四神秘变暗事件曾引发舆论热议,众人纷纷猜测,参宿四即将发生超新星爆发。然而,最新研究却否定了这一猜测。

中国科学院国家天文台等单位的研究人员对从山东大学威海天文台获得的高分辨率近红外光谱进行了分析,研究结果揭示,表面被巨型黑子覆盖才是红超巨星参宿四神秘变暗真正原因。相关成果8月5日在线发表于《自然·通讯》杂志。

参宿四又称为猎户座α星,是一颗位于猎户座肩部的红超巨星,它在夜空中异常明亮,肉眼清晰可见。

虽然根据预期,参宿四还有近10万年的演化史,但是2019年10月至2020年2月之间,参宿四出现了神秘的变暗现象,吸引了全世界天文学家和公众的关注与想象。这是参宿四近50年来被观测到的最显著的一次变暗现象。它变暗了约一个星等,即亮度减弱2.5倍,在夜空中肉眼可辨。

当时很多科学家猜想,或许是参宿四经历了超新星爆发前期,已经走到生命的最终阶段;也有天文学家认为,尘埃云遮挡了参宿四的光亮;更有科学家给出的解释称,这次变暗是恒星光球亮度的变化引起的。

参宿四是夜空中在近红外波段最亮的恒星,因此近红外波段是研究参宿四这类红巨星最合适的观测波长。研究人员从山东大学威海天文台获取了参宿四变暗过程的高分辨率近红外光谱,并对其进行仔细分析。这些光谱涵盖了参宿四变暗和回升后的不同阶段。

“凭借我们的光谱分析优势,我们的研究目的是了解参宿四神秘变暗的可能原因。”论文通讯作者、中科院国家天文台研究员赵刚说。

进行光谱分析时,研究人员还开发了一种特殊的方法来确定红巨星的有效温度。 “我们的新方法是基于对光谱中二氧化钛和CN分子线的测量。恒星温度越低,其大气中形成和存在的分子就越多,恒星光谱中的分子线也就越强。在更热的大气中,分子很容易分解,无法存在。”论文第一作者、中科院国家天文台的索菲娅·阿列克谢娃博士说。

“我们发现,2020年1月31日,参宿四在最低光度下的有效温度是3476开(K)。然而,亮度恢复后的2020年4月6日,其有效温度为3646K。而这170K的有效温度变化足以解释这种神秘的变暗现象。”索菲娅·阿列克谢娃说。

那么,究竟是什么导致了参宿四有效温度下降170K呢?

阿列克谢娃说,原因可能是参宿四表面巨黑子引起的。红超巨星表面存在黑子是一个众所周知的现象。这些黑子很可能是对流流动或冷对流元形成的,并广泛存在于这些恒星中。虽然我们知道红超巨星存在黑子现象,但大多数黑子并不足以引起这种恒星亮度变化。

赵刚表示,这一发现将有助于更好地理解红超巨星的性质,红超巨星是宇宙中重元素丰度增加的主要贡献者。

(科技日报北京8月5日电)

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