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宿四的古怪亮度变化
摘要：2020年2月中旬，“猎户座之肩”参宿四的亮度下降到了历史最低值，这让天文学家们很是困惑。
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2020年2月中旬，“猎户座之肩”参宿四的亮度下降到了历史最低值，这让天文学家们很是困惑。
参宿四亮度变化前后对比，左图为变暗前
参宿四在经历了长达4个月的暗淡过程之后，可能已经开始重拾光芒了。
参宿四是猎户座的“右肩”，很容易辨认，正常情况下在夜空中十分明亮，跻身十大亮星之列。然而，参宿四从2019年10月开始就不断变暗，到了2020年2月中旬的时候，亮度连原来的1/3都没有了——我们用裸眼观察就能清楚发现其中的差异。不过，维拉诺瓦大学（位于宾夕法尼亚费城外）天体物理学家爱德华·吉南表示，参宿四现在已经比最暗的时候亮了10%左右。吉南的团队已经追踪观察了参宿四25年。
“就目前的情况来说，参宿四似乎正在触底反弹，”在美国麻省坎布里奇市哈佛-史密森天体物理学研究中心任职的天文学家安德里亚·杜普里说，“但谁知道真实情况究竟怎么样呢？或许这只是‘回光返照’，过不多久，它又会暗淡下去了。”除了吉南团队之外，一个由天文爱好者和专业天文学家组成的团体——名叫美国变星观察者协会，总部也位于坎布里奇——同样记录到了参宿四的亮度回升现象。
杜普里表示，参宿四变暗的原因仍旧是个谜。她还补充说，虽然天文学家提出了几种解释，但没有一个能解释目前已有的全部观测事实。
友善的巨人
参宿四是全世界星空爱好者都十分熟悉且喜爱的天体。这颗红巨星——一种体形巨大但热核反应温度相对较低的恒星——距我们的太阳相对较近，只有220秒差距（700光年）。它同样也是职业天文学家的宠儿。虽然参宿四的质量只有太阳的12倍左右，但体积却庞大得多：如果把参宿四放在太阳系的中心，它会把水星、金星、地球、火星甚至木星全部吞噬掉。
从地球远眺星空，大多数恒星都只是一个看不清细节的模糊光点，但参宿四的庞大身形让它成了少数几个我们能看到细节的恒星之一。杜普里等人从20世纪90年代开始就已经能够分辨出参宿四表面的对流圈了。对流圈其实就是一些灼热的等离子体团块，它们在高温时飘升到恒星表面，冷却后又沉降回恒星内部。对流圈这种结构体积庞大：太阳上的对流圈大小与法国相当，而参宿四上的对流圈“能填满地球与火星之间的空间”——杜普里如是说。
由于参宿四实在太过明亮，很多一流天文仪器都无法正常发挥作用，观测这颗天体就需要一些特殊手段。例如，杜普里和她的合作者就在2020年的地基红外观测中被迫将望远镜设置成了“急旋模式”——快速扫过整个天区以保证照相机感应器上的每个点都不会在参宿四的星光下暴露太久。
不过，参宿四的亮度对吉南团队来说算不上什么大问题。几十年来，他的团队一直在使用同事理查德·沃萨托尼克在宾夕法尼亚艾伦镇自家花园中支起的25厘米口径业余天文望远镜观测参宿四。这种便捷性让沃萨托尼克等人受益匪浅。吉南表示：“每个晴朗的夜晚——每周通常会有两晚夜空晴朗——我们都会在那儿收集数据。只要天空放晴了，沃萨托尼克就会穿着睡衣跑到花园里观测一番。”
打破常规
吉南的团队记录到参宿四有一个为期大约425天的明暗周期，但正常来说，亮度变化最多不超过25%。吉南还表示，他2019年曾考虑过终止这个项目，因为整个团队对参宿四都已经有些“审美疲劳”了，但最终还是决定继续下去。“我对理查德说，我们半途而废的话，可能就会错过发生在参宿四身上的一些重大事件。”吉南说。
然后，参宿四就从2019年10月开始变暗，到了12月的时候亮度跳水的幅度已经十分夸张，吉南因此决定在网络上发布一个称为“天文学家通告”的警示。此后，无论专业还是业余，许多天文学家都纷纷拿起了望远镜，对准了这颗恒星。
参宿四此次突然变暗的原因尚不清楚，目前比较流行的一种解释是：参宿四表面出现了一个温度异常低的大型对流圈。另一种解释则认为，参宿四运动到了一片尘埃云的后方。不过，杜普里表示，现在得到的观测资料自身也存在矛盾。“紫外线波段的观测结果与光学波段并不一致，而光学波段的观测结果又和红外波段不一样。”
有些科学家则认为，参宿四的古怪亮度变化意味着它可能临近死亡了。据估算，参宿四现在的年龄应该不到1000万岁，但天体物理学家预测它可能会在未来10万年内的一场超新星爆发中走向灭亡。如果真是这样，那么到时候就会形成一道奇特的景观——参宿四的亮度会一连几周超过满月，即便是白昼也能为肉眼所见。不过，我们还不知道恒星在超新星爆发之前究竟会有何表现，并且天文学家也称这种剧烈的恒星生命终结方式发生的准确时间根本不可能预测。饶是如此，吉南仍旧表示：“要是参宿四真的爆炸了，我会很高兴。”
夏冰.神秘变暗的参宿四重展光芒[J].世界科学,2020(05):16-17.
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期刊名称：天文学进展
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主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院上海天文台,中国天文学会,国家自然科学基金委员会数理学部(协办)
出版地方：上海
专业分类：科学
国际刊号：1000-8349
国内刊号：31-1340/P
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创刊时间：1983年
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2020-07-04
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