红超巨星温度「亮度降低35红超巨星变暗之谜终于有答案了」

冬季的夜空中，有一颗恒星非常明亮，那就是参宿四。这颗恒星是除了太阳之外第12明亮的恒星，在夜空中非常容易发现。

（图片说明：夜空中的参宿四）

参宿四是一颗非常巨大的恒星，根据最新的研究成果，它距离我们大约548光年，半径是太阳的764倍。这个数字比以前要小得多，但其体积仍然达到了太阳的4.46亿倍，非常恐怖。

它之所以这么巨大，和它的类型有关。参宿四是一颗红超巨星，这是一种非常巨大的恒星，质量通常有太阳的十几倍甚至更高。但它们的寿命却非常短，通常只需要1000万年的时间，就会把自己核心内的氢元素消耗殆尽。相比之下，我们的太阳却拥有着差不多100亿年的寿命。

作为一颗典型的红超巨星，参宿四也同样是个“短命鬼”。根据目前的研究，参宿四的质量是太阳的8-35倍，剧烈的核聚变让它的寿命只有800-850万年，并且在大约100万年前，就已经结束主序星阶段了。可以说，参宿四已经来到了爆发的边缘。

（图片说明：参宿四假想图）

大约在4万年前，参宿四就已经膨胀成红超巨星了。在它的核心处，已经不存在氢聚变了，而是氦在巨大的压力下聚变为碳和氧。在这个过程中，参宿四的内核会继续坍缩，并且吸附核外的氢到自己周围，形成一个氢壳。在这里，这些氢还是能够聚变为氦的，然后进入到内核继续为氦的聚变提供原料。

当核心处的热量和压力不再能够支持这样的聚变反应时，参宿四就会迎来命运的终点——超新星爆发。由于它的质量足够大，它可以在超新星爆发后形成一颗中子星甚至是黑洞。

由于目前的研究有限，科学家们知道它已经快要结束寿命了，却不知道具体会在什么时候，以及爆发前有何预兆。我们只知道参宿四这样的恒星在爆发前会向宇宙空间抛射物质，但具体是怎样的过程和现象，仍然是个谜。因此，科学家们一直在密切关注着它的变化，希望能够提前有所预警。

（图片说明：参宿四的亮度变化）

果然，情况出现了。从2019年9月开始，参宿四突然开始变暗。到了2020年2月的时候，其亮度甚至下降了35%，这就是参宿四的大变暗事件。恒星的亮度变化是正常的，但像这样快速且巨大幅度的变化，还是非常离奇的。

由于它体积足够巨大，距离我们又比较接近，这给了我们对它直接成像的机会。天文学家们利用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜对参宿四进行了跟踪观测，印证了这个现象：科学家清晰地看到了它的南半球发生了局部变暗的情况。但对于变暗的原因，科学家们却始终一头雾水，找不到原因。

（图片说明：艺术家描绘变暗的参宿四）

有人忍不住推测：难道是参宿四进入到演化末期，即将爆发为超新星了吗？

我们确实希望看到参宿四爆发的壮观景象，因为这足够让我们在夜空中看到一颗和月球一样明亮的天体，这样的天象绝对称得上是千年一遇。可惜，最新的研究成果破解了参宿四变暗之谜。事实证明，这只是因为参宿四“打了个喷嚏”。

具体来说，就是参宿四向外抛射了一大团物质。这些物质遮挡住了参宿四的一部分，导致我们看到的参宿四变暗了。

（图片说明：大变暗事件的原理示意图）

法国巴黎天文台和比利时鲁汶大学的天体物理学家Miguel Montargès告诉我们说：“关于红超巨星，一直有一个问题困扰着我们，那就是不知道它们的质量损失到底是怎样被触发的。我们知道它在损失质量，却不知道导致物质离开恒星的根源。这一次，我们或许就是见证了参宿四的一次尤为强烈的质量损失事件——也可能只是普通事件。或许它在持续地流失着自己的质量，但只是因为方向不同，导致我们没有看到它变暗。”

在此之前，科学家们已经用哈勃太空望远镜对参宿四进行过观测了，当时就有人提出了这样的猜想。如今，凭借着甚大望远镜拍摄的图像，Montargès及其团队终于确认了这个猜想，并进行了进一步的解释。

（图片说明：甚大望远镜是当今世界最强的望远镜之一）

甚大望远镜阵列的强大观测能力，在当今世界是数一数二的。通过它拍摄的图像，科学家们认为，参宿四抛射出去的气体在冷却后凝结成尘埃，从而凝结后遮挡住参宿四的光芒是最合理的解释。对于这种抛射气体的现象，科学家们形象地比喻为参宿四在“打喷嚏”。

这不仅很好地解释了参宿四的大变暗事件之谜，同时也让科学家在历史上首次“直接见证了被称为‘星尘’的现象的形成”。

随后，Montargès和他的团队又对其他可能的解释进行了分析，结果发现，这种星尘导致的亮度下降是最合理的解释。他们解释说：就在大变暗事件发生之前，参宿四曾经抛射出一个气体泡来，这个现象被哈勃望远镜捕捉到了。

（图片说明：参宿四被星尘遮挡的模拟动画）

哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家Andrea Dupree描述说：“利用哈勃望远镜，我们能够看到物质离开恒星表面并冲出了大气层，此后又形成了星尘并导致恒星看起来变暗了。”

具体来说，这些物质离开参宿四后，恰好赶上参宿四的局部发生了温度的降低。二者原本都是正常现象，但遇在一起就导致了比较罕见的结果。这些物质中像硅这样原本汽化的元素，此时因为温度的降低而凝结成了尘埃颗粒，最终遮住了一部分恒星的光芒。

Montargès兴奋地说，他长期以来一直渴望破解红超巨星的质量损失现象。如今参宿四恰好上演了这一幕，可谓是“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫”，能够有这样绝佳的观测对象甚至令他不敢相信。

但对于我们来说，可能有点失望了，因为我们恐怕有生之年不会见到这颗红超巨星爆发了。看起来，它现在依然比较稳定。等到它爆发为超新星，上演宇宙最靓丽的烟花时，不知道人类将会用怎样的设备观测这场宇宙的视觉盛宴。