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参宿四的爆发为时尚早--关于光变原因,恒星质量,尺寸和距离的修正

发表时间:2021-02-19 07:00:00  来源:野望文存  浏览:次   【】【】【

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编译:唐沈立

校译:余路汉 郑仓晟

编排:李子琦

后台:库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

原文链接:

https://www.kahaku.go.jp/exhibitions/vm/resource/tenmon/space/seiza /seiza07.html


一项由来自于澳大利亚,美国,日本等多国的研究者组成的研究小组发表的最新的研究成果表明,2020年初观测到的猎户座红超巨星参宿四变淡的现象并非是超新星爆发的预兆。该研究分析了参宿四的光变曲线,认为其变暗的原因跟星体本身的脉动以及抛出的尘埃有着莫大的关系,并指出参宿四的质量和半径都要比以往认为的要小,距离地球的距离也要近25%。该研究于2020年10月13日发表于美国天体物理学报,近日,东京大学国际高等研究所科维理数物连携宇宙研究机构的野本憲一上级研究员(同时为论文的通讯作者)对该项研究进行了发表。


参宿四是位于猎户座左肩部的恒星,在北半球冬日的夜空中是一颗璀璨的亮星。然而在2020年初,天文学家们观测到了其前所未有的变暗现象(如图一所示)。参宿四是处于恒星演化末期的红超巨星,被认为随时都有可能发生超新星爆发。因此,本次不寻常的光变现象也引发了对其爆发将近的猜测和臆想。


图一上方为欧洲南方天文台(ESO)的超大型望远镜(VLT)直接拍摄的2019年1月与2019年12月的参宿四的表面的照片(图片来源:ESO/M. Montargs et al.)。图片下方为参宿四最近的光变曲线(图片来源:L. Molnár, AAVSO, UCSD/SMEI, NASA/STEREO/HI)。参宿四是一颗随着星体的脉动重复着周期性明暗变化的脉动变光星。但是2020年初的变暗是史无前例的。


以澳州国立大学的梅里迪斯?乔伊斯研究员为中心的该研究小组通过恒星演化,脉动的流体力学以及星震理论的计算,对参宿四的光变进行了分析(见图二)


图二 自1999年以来参宿四视星等的光变曲线,下方横坐标为儒略日。数据的空余部分是观测的空档期。蓝色部分观测数据由美国变光星观测者协会(AAVSO),红色部分由在宇宙空间进行观测的太阳物质喷流成像器(SMEI)收集。匈牙利布达佩斯的康科利天文台的拉斯佐罗?莫尔纳(论文作者之一)负责对SMEI的数据进行了解析处理(数据来源:L. Molnár, AAVSO, UCSD/SMEI, NASA/STEREO/HI)


其结果表明,参宿四核心的氦元素燃烧阶段尚处于发生超新星爆发十万年前的状态。并且,参宿四在所谓“K机制”的反复膨胀与收缩的作用下,重复着185 (±13.5)天与大约400天的两个周期的变光行为,2020年参宿四的大幅变暗的现象便是这种脉动以及恒星抛射出的尘埃共同导致的。


该研究明确了参宿四现在的质量,一直以来存在争议的实际大小,以及和地球的距离。参宿四现在的质量约为太阳的16.5至19倍,比最新的预测值略小。半径则大于太阳到木星轨道的距离。但是该研究给出的半径仅为以往研究给出的三分之二左右。研究通过恒星的物理尺寸进一步计算了参宿四距离地球的距离仅为530光年,比以前所认为的距离要近25%。


该研究表明参宿四还没有演化到超新星爆发的阶段,虽然距离上比以往认为的更近了一些,但就算将来爆发了,在这个距离上也不会对地球产生很大的影响。但是,由于超新星爆发而在夜空中陨殁的一颗明星无论是对于科学还是历史都会是一件重大事件。参宿四是超新星候补中距离我们最近的一颗,其在爆发前的演变一定会在未来给我们提供珍贵的情报。


目前参宿四的可公开情报上面是更新前的数据,下面是更新后的数据


该论文以“Standing on the Shoulders of Giants: New Mass and Distance Estimates for Betelgeuse through Combined Evolutionary, Asteroseismic, and Hydrodynamic Simulations with MESA”为题发表在美国天体物理学报(Astrophysical Journal)上。


作者:Meridith Joyce, Shing-Chi Leung, László Molnár, Michael Ireland, Chiaki Kobayashi, Ken'ichi Nomoto



责任编辑:王雨阳

牧夫新媒体编辑部


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责任编辑:蔡学森