相信大家都看过一些恒星尺寸的对比图,在和宇宙中的恒星相比,庞大的太阳小得几乎没有任何存在感。除了盾牌座 UY之外,大犬座 VY心宿二等,都是宇宙中最大的恒星之一。

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(图片说明:盾牌座 UY和太阳的尺寸对比)

还有一颗巨大的恒星,非常有名,那就是参宿四。最近一段时间以来,这颗红超巨星一直备受关注,因为它诡异的变暗现象一度让天文学家以为它即将爆发为一颗超新星。尽管最近的观测表明它已经开始恢复亮度,不太可能在最近爆发了,但是天文学家们在观测过程中还是有了意外的发现,那就是我们对它的误解。

参宿四一度是人类已知最巨大的恒星之一,但是最新的观测结果告诉我们:它并没有想象中那么大。而且,它和我们之间的距离也没有之前计算的那么远。来自匈牙利康科利天文台的天文学家László Molnár告诉我们说:“一直以来,参宿四的尺寸都像是蒙着一层迷雾——此前的研究认为,它比木星的轨道还要更加巨大。而我们的结果却显示,参宿四的半径仅仅延伸出了原来数据的2/3,也就是太阳半径的750倍左右。”

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实际上,关于参宿四的尺寸,科学家们一直以来都没有完全确定。这是因为参宿四本身比较特殊,它不像主序星那样有着相对明显的边界,它最外层的边缘实际上有一点模糊,并且本身又是一颗脉动变星,随时在变化。

另外,我们也介绍过恒星尺寸的推测方法,但实际情况是,在利用不同的方法进行推算的时候,科学家得到的参宿四半径数据也并不完全一致,所以这个问题始终有些值得推敲的地方。

1902年的时候,天文学家利用干涉的技术,计算出了参宿四的角直径大约是47毫秒。也就是说,参宿四的两端以及我们地球上的观测者之间所形成的角度大约是这个数字。通过这个数据,我们只要知道它和地球之间的距离,就可以通过简单的三角函数关系进行计算,这也是天文学家测量天体半径的重要手段之一

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看得出来,在角直径确定的情况下,我们计算出的天体直径数据就取决于对天体距离的测量。而这,又是一个需要一些步骤的过程。

当时的研究认为,参宿四和我们的距离大约是180光年。通过这个数字,可以计算出参宿四的半径大约是日地距离的2.5倍,也就是3.75亿公里、太阳半径的272.5倍。

不过,后来又有天文学家指出:参宿四和我们的距离要更远724光年,这是1902年时数据的5倍。那么,参宿四的半径应该也扩大为原来的5倍,也就是1300多倍。按照这个数字来算,如果把它放在太阳的位置上,甚至连木星的轨道都会被吞噬掉!

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(图片说明:参宿四半径和地球轨道、木星轨道的尺寸对比)

如此巨大的体积,再加上此前对它的研究,让天文学家认为,这是一颗已经进入到演化末期的恒星。一旦它真的结束自己的生命,将会以极其壮观的超新星爆发形式上演最后的绚烂,甚至可以在数百光年外展现出和满月一样的亮度,并且在几个月的时间内都在夜空中耀眼夺目。

尤其是在最近一段时间,参宿四的亮度突然变暗,而且这种亮度的变化远远超过了普通变星的变化幅度,也超出了我们的理解。因此,很多人推测这是超新星爆发的前兆。不过,随着近一段时间它亮度的回升,以及更多新的研究进展,科学家们已经将之前变暗的原因归结为参宿四周围的尘埃云。而最新的研究结果已经暗示我们:参宿四在短时间内还是会一直闪耀下去。

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在最近的一项研究中,澳大利亚国立大学(ANU)天体物理学家Meridith Joyce领导着他的团队对参宿四进行了新的观测,他告诉我们:除了尘埃云遮挡导致的较大幅度亮度变化之外,此前观测到的一些参宿四的小变化,还是有可能来自于恒星脉动的。

在宇宙中,有很多恒星的内部压力都会有不断的变化,进而导致其表现出来的体积也在循环变化,这就是脉动变星的原理,参宿四就是典型的脉动变星。不仅仅是这些恒星,连我们的太阳表面也会有一些波纹,这也能反映它内部的结构变化。

Joyce等人参考了参宿四变暗以前的一些数据,比如天基太阳质量喷射成像仪收集到的一些信息,建立了一个新的恒星活动模型,借此了解参宿四的未来变化。他告诉我们:“此刻,它的核心处正在燃烧氦,这意味着它距离爆发还早得很,或许在10万年后,我们才能看到它爆发的那一天。”

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除了对它爆发的时间进行推测之外,Joyce的团队还对参宿四的半径进行了新的分析。结果显示,参宿四的半径比此前的数据小了大约1/3,目前的数据是太阳半径的764倍左右。他们也更新了参宿四的质量数据,大约是太阳的16.5-19倍。同时,还是根据角直径、实际半径和距离的关系,可以计算出来,参宿四和我们的距离也没有达到700光年,而是大约530光年

尽管缩水了不少,这个尺寸仍然大得惊人,可以碾压太阳。如果把它放在太阳的位置上,依然可以吞噬掉木星的轨道。

另外,如果它的距离真的比以往计算的要更近,那么当它爆发为超新星的时候,地球上看到的景象可能要更加壮观。只不过,如果它真的要再等10万年才能爆发,我们恐怕是看不到了,我觉得自己活到10万岁还是有点困难的……

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不过,这也给科学家留下了足够的时间,来对参宿四进行观察,看看超新星爆发之前的恒星究竟会有哪些变化。好在参宿四足够近也足够大,让我们能够在几百光年外依然能够直接对它进行成像。虽然半径比以往的数据要小得多,但是对于想要看清它庐山真面目的人类来说,已经足够大了。

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