表面被巨型黑子覆蓋“參宿四”星神秘變暗原因找到 相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》

參宿四神秘變暗事件曾引發(fā)輿論熱議，眾人紛紛猜測(cè)，參宿四即將發(fā)生超新星爆發(fā)。然而，最新研究卻否定了這一猜測(cè)。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等單位的研究人員對(duì)從山東大學(xué)威海天文臺(tái)獲得的高分辨率近紅外光譜進(jìn)行了分析，研究結(jié)果揭示，表面被巨型黑子覆蓋才是紅超巨星參宿四神秘變暗真正原因。相關(guān)成果8月5日在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

參宿四又稱為獵戶座α星，是一顆位于獵戶座肩部的紅超巨星，它在夜空中異常明亮，肉眼清晰可見。

雖然根據(jù)預(yù)期，參宿四還有近10萬年的演化史，但是2019年10月至2020年2月之間，參宿四出現(xiàn)了神秘的變暗現(xiàn)象，吸引了全世界天文學(xué)家和公眾的關(guān)注與想象。這是參宿四近50年來被觀測(cè)到的最顯著的一次變暗現(xiàn)象。它變暗了約一個(gè)星等，即亮度減弱2.5倍，在夜空中肉眼可辨。

當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家猜想，或許是參宿四經(jīng)歷了超新星爆發(fā)前期，已經(jīng)走到生命的最終階段;也有天文學(xué)家認(rèn)為，塵埃云遮擋了參宿四的光亮;更有科學(xué)家給出的解釋稱，這次變暗是恒星光球亮度的變化引起的。

參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星，因此近紅外波段是研究參宿四這類紅巨星最合適的觀測(cè)波長(zhǎng)。研究人員從山東大學(xué)威海天文臺(tái)獲取了參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜，并對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段。

“憑借我們的光譜分析優(yōu)勢(shì)，我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因。”論文通訊作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員趙剛說。

進(jìn)行光譜分析時(shí)，研究人員還開發(fā)了一種特殊的方法來確定紅巨星的有效溫度。 “我們的新方法是基于對(duì)光譜中二氧化鈦和CN分子線的測(cè)量。恒星溫度越低，其大氣中形成和存在的分子就越多，恒星光譜中的分子線也就越強(qiáng)。在更熱的大氣中，分子很容易分解，無法存在。”論文第一作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)的索菲婭·阿列克謝娃博士說。

“我們發(fā)現(xiàn)，2020年1月31日，參宿四在最低光度下的有效溫度是3476開(K)。然而，亮度恢復(fù)后的2020年4月6日，其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現(xiàn)象。”索菲婭·阿列克謝娃說。

那么，究竟是什么導(dǎo)致了參宿四有效溫度下降170K呢?

阿列克謝娃說，原因可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象。這些黑子很可能是對(duì)流流動(dòng)或冷對(duì)流元形成的，并廣泛存在于這些恒星中。雖然我們知道紅超巨星存在黑子現(xiàn)象，但大多數(shù)黑子并不足以引起這種恒星亮度變化。

趙剛表示，這一發(fā)現(xiàn)將有助于更好地理解紅超巨星的性質(zhì)，紅超巨星是宇宙中重元素豐度增加的主要貢獻(xiàn)者。