Betelgeuse(参宿四)为什么突然变暗

2020年8月17日07:24:18 发表评论
摘要

哈勃太空望远镜的观测结果显示,大量稠密的热气通过Betelgeuse的扩展大气向外移动。今年早些时候,这种气体可能已经冷却并形成了尘云,该尘云部分地阻挡了从地球上看到的恒星的光。

Betelgeuse(参宿四)为什么突然变暗

这3概念图说明了新的研究,解释了为什么鲜红色超巨星参宿四中后期和2019年初到2020年在图1中明亮,热一滴突然变得暗淡了好几个月的血浆从星喷射。在图2中,流出的排出气体迅速向外膨胀并冷却,形成巨大的尘埃云。在图3中,巨大的尘埃云部分遮挡了Betelgeuse的光。图片来自NASA / ESA / E。Wheatley(STScI)/ CfA。

Betelgeuse(参宿四)为什么突然变暗

对于我们的天空观察者来说,当著名的明亮恒星Betelgeuse在2019年末和2020年初出人意料地昏暗时,这真是有趣又令人震惊。大约有一段时间了),在易于看见的猎户星座猎户座的肩膀上闪着红光。Betelgeuse的调光更加令人兴奋,因为众所周知这颗恒星有一天会爆炸。参宿四突然变暗是否表明它即将爆炸?投机活动持续了数周,因为我们注视着比以往任何时候都暗淡的Betelgeuse。星星没有爆炸。实际上,到2月,它又开始变亮了。然后,上周(2020年8月13日),科学家发布了一项新研究,表明Betelgeuse的突然变暗很可能是由浓热气体的喷射和冷却引起的。同时,在我撰写本文时,Betelgeuse似乎又变暗了,比预期早了一年。

哈佛和史密森尼大学天体物理学中心(CfA)的一份声明解释说:

在2019年10月至2019年11月之间,哈勃太空望远镜观察到致密的加热物质以每小时200,000英里的速度向外移动,穿过恒星的延伸大气层。在接下来的一个月中,几台地面望远镜观测到Betelgeuse南半球的亮度下降,好像是某物阻挡了恒星区域的光线。到2020年2月,这颗恒星已经失去了超过三分之二的亮度,甚至肉眼都看不见它的暗淡,发出嗡嗡声,暗示该恒星可能正在成为超新星。对哈勃望远镜进行的连续紫外线光谱观察为研究人员提供了一个时间表,例如面包屑随着时间的流逝而指出了神秘暗淡的来源。

Andrea Dupree是哈佛和史密森尼大学天体物理学中心的副主任,也是该研究的主要作者,该研究于8月13日发表在同行评审的 《天体物理学杂志》上。她在科学家的声明中说:

借助哈勃望远镜,我们之前曾在Betelgeuse的表面观察到热对流室,并在2019年秋天发现了大量浓热气体通过Betelgeuse的扩展大气向外移动。我们认为这种气体在恒星外冷却了数百万英里,形成了尘埃,阻塞了在一月和二月成像的恒星南部。

该材料的发光度是恒星正常亮度的2至4倍。然后,大约一个月后,随着恒星逐渐变暗,Betelgeuse的南部显着变暗。我们认为,哈勃检测到的流出物可能导致了乌云。只有哈勃给我们提供了导致调暗的证据。

Betelgeuse(参宿四)为什么突然变暗

该光谱图基于哈勃太空望远镜在2019年3月至2020年2月的观测结果。哈勃记录了附近红色超巨型恒星Betelgeuse大气层的惊人爆发。镁II的发射测量用于追踪恒星脉动大气中的运动。哈勃的太空望远镜成像光谱仪捕捉到了2019年10月在恒星东南部镁发射亮度的急剧增加,如白色圆圈所示。(参宿四足够近,而且足够大,以使哈勃能够解决恒星巨大的盘状。)这一创伤性事件与通常在恒星420天的脉动期内所见不同。在十月的同一时间,这颗星突然开始变暗。这种衰落一直持续到2020年2月,当时哈勃紫外线光谱数据恢复正常。怀疑爆发是喷出一团热等离子体,冷却后形成尘埃,尘埃在几个月内阻挡了大部分恒星的光。哈勃(Hubble)监测恒星的长期基线有助于将拼图碎片组合在一起。图片来自NASA / ESA / A.Dupree(CfA)/E.Wheatley(STScI)/CfA。

科学家的模型表明,在这种情况下,应从恒星的旋转极中喷出等离子体。哈勃望远镜的观察表明事实并非如此。杜普里说:

哈勃的观测表明,可以从恒星表面的任何部分驱除物质。

Dupree补充说,这颗恒星最近在参宿四的活动并不正常。杜普里(Dupree)指出,参宿四正在失去质量,其质量比太阳高出3000万倍,但最近的活动造成的损失仅是恒星南半球的正常物质损失的两倍左右。她说:

所有恒星都在向星际介质中损失物质,我们不知道这种物质是如何损失的。一直吹着顺风吗?还是它适合并开始?也许发生像我们在Betelgeuse上发现的事件?我们知道,其他更热,发光的恒星会失去物质,并且很快变成尘埃,使恒星显得暗淡得多。

但是,在一个半世纪多的时间里,贝特尔海斯(Betelgeuse)从未发生过这种情况,非常独特。

Betelgeuse(参宿四)为什么突然变暗

来自NASA的STEREO航天器的图像显示了盘旋的Betelgeuse星。在2020年的几周内,由于航天器在太空中的独特位置,STEREO是唯一测量Betelgeuse的天文台。在2020年6月下旬至2020年8月上旬之间,STEREO在五天内分别观测了Betelgeuse,测量了该恒星与其他恒星相比的相对亮度。图片来自NASA / STEREO。

北半球初夏从地球上看,Betelgeuse星及其星座Orion位于太阳后面。他们总是在7月下旬和8月初回到我们的清晨天空。当Betelgeuse被地球观测者隐藏在太阳后面时,科学家转向NASA的太阳地球关系观测站STEREO来监视恒星的亮度。科学家们说,这些发现揭示了另一个惊喜:更加意想不到的调光。

在2020年6月下旬至2020年8月上旬之间,STEREO在五天内分别观测了Betelgeuse,测量了该恒星与其他恒星相比的相对亮度。杜普里说:

我们对带有STEREO的Betelgeuse的观察证实,该恒星再次变暗。

参宿四是一颗变星,尽管它的亮度上升和下降对偶然的观察者来说并不明显。它通常经历大约420天左右的亮度周期。

科学家评论说,由于先前的最低值发生在2020年2月,因此这种新的调光要早一年。

杜普里说,她计划明年在恒星最大时再次与STEREO一起观测参宿四,以监视意外爆发。

那么#Betelgeuse又变得越来越微弱了!

“来自地球的太阳眩光下,STEREO任务对参宿四的测光” https://t.co/0Uf9mY7oqI

“今年夏天,得益于STEREO任务,Betelgeuse无法躲在太阳的眩光中。”

凉!pic.twitter.com/DKGHL0N5nq

— ASAS-SN(@SuperASASSN)2020年7月28日

人们总是想知道参宿四是否会爆炸。它是一个古老的恒星,又是一个超级巨星,因此,对这个问题的回答肯定是肯定的。当Betelgeuse在2019年底和2020年初如此显着地变暗时,一些科学家同意这可能是该恒星即将超新星的迹象。这些科学家在声明中评论:

参宿四星是我们银河系中一颗璀璨的恒星,接近其生命尽头,很可能会成为超新星。当恒星在2020年2月变得非常微弱时,这是自150年前测量开始以来最微弱的时刻。看着猎户星座时,每个人的调光都很明显。非常奇怪,Betelgeuse几乎失踪了。

在今天的地球上,从Betelgeuse看到,在725 光年的距离处,光线(以及暗淡)在1300年离开了恒星。杜普里说:

没有人知道一颗恒星在爆炸前几周的行为,并且有一些不祥的预言表明,Betelgeuse准备好成为超新星。

然而,它有可能在我们的一生中不会爆炸,但是谁知道呢?

底线:解释了2019年末和2020年初Betelgeuse神秘变暗的原因。

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