參宿四，這顆夜空中最亮的紅超巨星，終于被發(fā)現(xiàn)不再孤單！

天文學(xué)家利用位于夏威夷的北雙子座望遠(yuǎn)鏡（ Gemini North telescope ），首次直接拍攝到一顆緊貼著它的小伴星，這顆恒星暫時(shí)被命名為Siwarha（阿拉伯語(yǔ)意為「她的手鐲」）。這項(xiàng)觀測(cè)成果或許不僅解開了困擾人類數(shù)千年的「參宿四亮度之謎」，也為其他變光紅超巨星的研究帶來(lái)了全新線索。

這顆新發(fā)現(xiàn)的恒星是一顆小而微弱的伴星，繞行參宿四的距離極近。雖然探測(cè)極為困難，但它的存在與過(guò)去的理論預(yù)測(cè)吻合。然而，另一方面，伴星的發(fā)型，也讓人們驚訝于它們大相徑庭的演化步調(diào)：參宿四已走向生命盡頭，而 Siwarha 竟然還未踏上主序星階段，核心尚未真正開始核聚變反應(yīng)。雖然它們同時(shí)誕生，但由于質(zhì)量差異，進(jìn)程可說(shuō)是各走極端。恒星伴侶的多樣性，讓人嘆為觀止。

天文學(xué)家利用北雙子座望遠(yuǎn)鏡（Gemini North） 上的「Alopeke」儀器，首次直接拍攝到一顆以極緊密軌道繞行參宿四的伴星 | Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

位于獵戶座肩膀位置的參宿四（Betelgeuse, α Ori）是夜空中最亮的恒星之一，也是距離地球最近的紅超巨星，約 548 光年遠(yuǎn)，半徑約為太陽(yáng)的 700 倍，質(zhì)量高達(dá)太陽(yáng)的 19 倍。盡管它的年齡僅有一千萬(wàn)年（在天文學(xué)尺度上相當(dāng)短暫），卻已邁入生命晚期，預(yù)計(jì)在未來(lái) 10 萬(wàn)年內(nèi)將以壯觀的超新星爆炸結(jié)束生命。自古以來(lái)，參宿四都是肉眼可見的亮星，而它隨時(shí)間變化的亮度更早已引人注目。天文學(xué)家已知它主要的光變周期約為 400 天，另有一個(gè)較長(zhǎng)的次要周期約為 6 年。

2019 到 2020 年間，參宿四亮度曾急劇下降，這一事件被稱為“大衰減”（Great Dimming）。當(dāng)時(shí)不少人懷疑這是超新星爆炸的前兆，但后來(lái)證實(shí)是因?yàn)閰⑺匏膾伾涑鲆粓F(tuán)巨大的塵埃云，遮擋了部分光線。雖然“大衰減”的謎題已解開，但對(duì)參宿四的研究仍在持續(xù)。一些模型早已懷疑它的 6 年光變周期來(lái)自一顆伴星，然而哈勃空間望遠(yuǎn)鏡與錢德拉 X 射線天文臺(tái)一直未能找到證據(jù)。

參宿四的位置 | Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

如今，天文學(xué)家利用口徑 8.1 米的北雙子座望遠(yuǎn)鏡卓越的集光能力，終于首次直接探測(cè)到這顆微弱伴星。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)伴星在可見光波段比參宿四暗六個(gè)星等，即大約暗 100 倍。其質(zhì)量約為太陽(yáng)的 1.5 倍，推測(cè)是一顆 A 型或 B 型的主序前恒星，意思是一顆尚未在核心開始?xì)浜司圩兊母邷厮{(lán)白色年輕恒星。據(jù)推測(cè)，參宿四與 Siwarha 可能是同時(shí)誕生的，但由于參宿四獲得了巨大的物質(zhì)，得到較快的發(fā)展，而伴星卻因?yàn)椤盃I(yíng)養(yǎng)不良”而發(fā)育遲緩。并且，在潮汐力的驅(qū)使下，伴星最終將被吞噬，科學(xué)家推測(cè)該事件可能在不太遙遠(yuǎn)的一萬(wàn)年內(nèi)就會(huì)發(fā)生。當(dāng)然，假如參宿四更快演化成超新星，甚至不排除 Siwarha 在參宿四爆炸時(shí)被無(wú)情摧毀。

據(jù)測(cè)算，這顆伴星距離參宿四極近，僅約 4 個(gè)天文單位，它位于參宿四外層延展的大氣之內(nèi)。換句話說(shuō)，換句話說(shuō)，你可以認(rèn)為伴星在參宿四的外套里！難怪很難被發(fā)現(xiàn)。這是首次在紅超巨星周圍發(fā)現(xiàn)如此靠近的伴星。過(guò)去的研究甚至認(rèn)為，這顆伴星幾乎不可能被直接成像。這次探測(cè)幾乎已達(dá)到北雙子座望遠(yuǎn)鏡高分辨成像的極限，但結(jié)果卻非常成功，也為未來(lái)類似觀測(cè)開啟了新的可能性。

• 【參考資料】

• [1] https://tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=B3F22A05D32A7831

• [2] https://noirlab.edu/public/news/noirlab2523/