双星记——参宿四和参宿七的故事

参宿四和参宿七是猎户座中的两颗明亮恒星. (图片来源: Starry Night)

每年的十二月至次年三月,只要你在晚上伸直脖子向南望,就能看到全天最灿烂明亮的一个星座。它主宰着冬季天空,用天文学家罗伯特·H·贝克的话来说,它是“一串丰硕的明珠”。


(相关资料图)

它就是猎户座,在西方被称为“伟大的猎手”、“天上的战士”,全天最明亮的星座。地球上任何一个有人居住的地方都能观测到它。与武仙座类似,在几乎所有古代文明中,猎户座都与伟大的民族英雄、战士或半神形象联系在一起。不过与有着详细故事线的武仙座比,猎户座的形象显得有些模糊不清。与猎户座相关的古代神话故事是如此庞杂,很难从中作出抉择。

尽管有些学者认为这个名字与希腊语“Arion”(战士)有关,“Orion”这个名字的来源仍然不甚明了。但无论如何,所有人都认同他是世界上最强大的猎手。他总是被描绘为这样的形象:右手举起棍棒,左手拿着被他杀死的巨狮的皮毛,向正向他冲来的金牛座挥舞。

在猎户座躯体部分矩形的对角线中心,三颗亮星形成了猎户座的“腰带”,在整个寒冷冬日都清晰可见。这条“腰带”向北指向金牛座的毕星团和昴星团,向南则是指向全天明亮的恒星——“狗星”天狼星。

极与极

猎户座中的两颗巨大恒星,参宿七和参宿四,正处在两个完全相反的恒星发展阶段。

参宿七(即“巨人的左腿”)正处于一颗恒星的鼎盛时期。它是全天第七亮的恒星,一颗名副其实的超巨星。这样一颗炫目而美丽的、炽热的蓝色恒星,在整个银河系中都是罕见的。

参宿七距离地球约863光年。它的光度达到了太阳的120000倍之多,表面温度约为21000华氏度(11600摄氏度),远高于太阳表面的10000华氏度(5500摄氏度)。在体积上,参宿七的直径是太阳的79倍,但质量仅为太阳的21倍。

这张天图显示了猎户座、火星以及两个星团(毕星团和昴星团)在夜空中的位置 (图片来源: SkySafari app)

与参宿七完全相反,参宿四(“巨人的腋下”)闪烁着冷淡的暗红色光芒。它位于距地球约548光年的位置,这个数字的不确定性高达100光年。与参宿七相同,参宿四的亮度也远超太阳。参宿七是一颗不规则脉动超巨星,它已接近寿命的尽头,因此会间歇性地膨胀和收缩。参宿七的直径可以在太阳直径的550倍至920倍间变化,这意味着如果将最大体积的参宿七放在太阳系的中心,它的边界将直接吞没水星、金星、地球、火星和木星。

大约四分之三个世纪前,纽约海登天文馆的长期讲师亨利·尼利在描述参宿四时曾指出,它“就像个风烛残年的老人,在生命的尽头苟延残喘。”

参宿四的彩色合成图像 (图片来源: ESO/Digitized Sky Survey 2.鸣谢: Davide de Martin)

意外的衰落

参宿四因为它不寻常的衰落成为了新闻的焦点。参宿四不规则的脉动众所周知,它变亮或变暗都不是什么新鲜事。但在当时它的星等已降至1.6等。短短几个月内,参宿四就从全天第十亮的恒星降至一颗二等星(四舍五入至最近整数星等)。

有许多人猜测这样不同寻常的变暗过程是参宿四即将结束其生命、转变为超新星的征兆。然而,到了春天,参宿四又恢复了“正常”的亮度——0.4星等。虽然此后它再次变暗,但其程度远远比不上19年底的情况。

“阿嚏!”

所以,到底是什么导致了这次“参宿四的衰落”呢?

哈佛-史密松天体物理中心发布了一则声明,将参宿四变暗归因于一次“恒星的喷嚏”。声明称,参宿四的衰落“很可能是由稠密的炽热气体喷发和冷却造成的。此外,参宿四在一年前可能经历了另一段变暗的时期”。“大喷嚏”喷射出的气体和尘埃最终凝结成黑云,遮蔽住了恒星朝向地球的一面,使其看起来黯淡了。残留的气体和尘埃可能已经形成了更小块的云,这可能导致现在的参宿四再次变暗。

“砰!”

恒星的能量来源于其内部的核聚变。当一颗恒星内部积聚了足够的氦时,其能量输出将会显著增加,它将会膨胀形成像参宿四一样的红巨星或超巨星。几百万年后,参宿七也将面临这样的命运。

这类恒星的内核不断产生更重的元素以对抗重力的不断挤压。然而一旦恒星的内部开始生成铁元素,这颗恒星就来日无多了,因为生成比铁还重的元素的过程消耗的能量要大于产生的能量。最终,内核会因为无法承受恒星巨大的质量而坍缩,并引发灾难性的超新星爆炸。参宿四就正处于它生命的最后阶段,并可能在未来的10万年内发生爆炸。

BY:Joe Rao

FY:崩崩

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