這次來真的了?太陽的「鄰居」開始異乎尋常地變暗,疑似即將爆發

天空之城 2020/08/19 檢舉 我要评论

恒星不是永恆的,每一顆恒星都有「壽終正寢」的那一天,品質越大的恒星,其壽命就越短。對於那些大品質的恒星而言,在它們走向終結的時候,往往會發生威力無以倫比的超新星爆發,在那一刻,它會拼盡全力向宇宙中發出最後的呐喊,其釋放出的能量甚至可以與整個星系媲美,因此超新星爆發也被稱為宇宙最壯麗的事件。

在太陽系的附近,就有一顆可能會發生超新星爆發的恒星——參宿四(Betelgeuse),這顆恒星位於獵戶座,距離太陽只有大約725光年,算得上是太陽的「鄰居」了。參宿四的直徑是太陽的700倍以上,但品質卻僅為太陽的14至20倍,其演化進程正處於「紅超巨星」階段,這也是大品質恒星的「生命末期」。

多年以前,天文學家就估計參宿四會在未來的數百萬年內發生超新星爆發,而近段時間的觀測資料則暗示了參宿四的爆發可能會在更短的時間內發生。

上圖顯示了各大天文臺對參宿四光度的觀測資料,時間為從2018年底一直到現在,其中綠色和藍色的點代表來自地面的觀測資料,紅色的星星圖樣則代表來自「STEREO」(日地關係天文臺)的觀測資料。(注:「STEREO」是NASA和約翰.霍普金斯大學聯合研發的兩個太陽探測器,於2006年發射升空,它可以從太空中的有利位置觀測參宿四。)

「STEREO」的觀測資料顯示,從2020年6月下旬開始一直到現在,參宿四又一次變暗,需要注意的是,與以前相比,這次參宿四的變暗是異乎尋常的,為什麼這麼說呢?這是因為參宿四是一顆變星,它的光度會週期性地發生改變,從以往的觀測資料來看,參宿四通常會經歷持續420天左右的光度迴圈,而這一次的變暗卻整整提前了差不多1年的時間。

看到這裡,可能有人會問了,為什麼參宿四的變暗會與「疑似即將爆發」有關呢?要回答這個問題,我們需要簡單瞭解一下恒星的內部機制。

在恒星的內部一直存在著兩種力量的較量,其中的一方是恒星的重力,它的方向是向內的,另一方則是恒星內部的核聚變反應提供的輻射壓力,它的方向是向外的。通常情況下,這兩種力量都是處於一個動態的平衡,大概如下圖所示。

當恒星內部的核聚變反應較弱時,其光度也相應地降低,這時重力就會占到上風,星體就會在重力的作用下收縮,但這又會導致恒星內部的溫度和壓強升高,從而使恒星內部的核聚變反應大幅增強,其光度也相應地增加,在這種情況下,向外的輻射壓又會佔據上風,於是星體開始膨脹,在膨脹以後,恒星內部的溫度和壓強又會降低,核聚變反應也隨之減弱……如此反復。

由此可見,參宿四的光度開始異乎尋常地變暗,就可能暗示了其內部的「燃料」已經快要「見底」了,如果真是這樣的話,它的重力就即將完全佔據上風,在接下來的時間裡,強大的重力就會將其核心無限地壓縮,直到發生宇宙最壯麗的事件——超新星爆發。

需要指出的是,雖然從宇宙的尺度上來講,參宿四算得上是太陽的「鄰居」,但是725光年的距離其實還是很遠的,即使是參宿四這次來真的了,它爆發時產生的物質激波也不會對我們產生絲毫影響,我們唯一需要注意的就是超新星爆發產生的伽馬射線暴。

好消息是,參宿四的自轉軸與地球有一個20度的夾角,而伽馬射線暴是沿著恒星的自轉軸方向發射的,也就是說,地球並沒有被參宿四「瞄準」,因此我們完全不必為此擔心。

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