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日志

 
 

“参宿四”行将爆发,或殃及地球  

2009-07-15 13:22:00|  分类: 封面故事 |  标签: |举报 |字号 订阅

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近15年来参宿四缩小15% 天文学家认为它可能即将发生超新星爆发
“猎户之肩”即将爆炸
http://www.thebeijingnews.com 来源:新京报
 
“参宿四”行将爆发,或殃及地球 - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》  
17世纪天文学家约翰·赫维留笔下的猎户座。参宿四就在画中猎户的右肩上。由于视角的关系,该图中的星空和我们实际观测到的呈左右镜像关系。 
 
“参宿四”行将爆发,或殃及地球 - 新知周刊 - 《新京报·新知周刊》  
几个恒星的体积比较,图中最大的就是参宿四,其次是海山二及附近的侏儒星云,第二行从左至右依次是毕宿五、参宿七、大角、北河三和仅是一个小白点的天狼星,太阳比天狼星更小……

 
 
猎户座是人类最熟悉的星座之一,大概除了北斗七星所在的大熊星座,一般人认识的星座就只有这个宽肩细腰的“猎人”了。猎人的肩头有一颗星叫“参宿四”。它是全天排名第10的亮星。不过,近15年来,参宿四缩小了15%。一些天文学家认为,它很可能“在我们眼前”变身成一颗超新星。更粗鲁一点的说法是:它老人家要爆炸了!

 

1 类别

行将就木的红巨星

 

参宿四是一颗红巨星。所谓巨星,就是一颗恒星的体积膨胀得很大,相当于它“青年时期”的十亿倍之多。称它为“红”巨星,是因为在这恒星迅速膨胀的同时,它的外表面离中心越来越远,所以温度将随之降低,发出的光也就越来越偏红。不过,虽然温度降低了一些,可红巨星的体积是如此之大,它的光度也变得很大,极为明亮。肉眼看到的最亮的星中,许多都是红巨星。

 

参宿四有多大呢?因为很难说它的边界到底在哪里,所以只能给出一个大概的数字。参宿四的质量约是太阳的20倍,而体积超过太阳的两亿倍。

 

一般来说,红巨星都处于恒星的“晚年”。之所以说它处在晚年,是因为它即将变成超新星爆掉。简单说,红巨星内部的核燃料将不足以支撑它那么大的体积,而引力引起它的坍缩。在这个过程中引力势能会形成巨大的热能,造成大爆炸。

 

天文学家相信,参宿四的历史只有850万年,刚够从猿猴演化成人的时间,但因为它的质量太大了,所以演变的速度非常快。在此需要再一次感谢我们世界的大佬———太阳,正因为它老人家大小合适,才能让我们消消停停地在地球上演变成现在的样子。

 

虽然可以肯定参宿四已经进入老年,但它什么时候“死掉”却很难确定,可能是上万年,也可能是1000年内,也有可能就在明天。近年来它持续缩小,有人觉得它很快就要爆掉了。

 

 

2 变数

15年来持续缩小

 

美国加州大学伯克利分校设在南加州威尔逊山脉顶峰上的红外空间干涉仪(ISI)长期监测表明,从1993年开始,参宿四的直径已经缩小了15%。参宿四的直径大约有5个天文单位,也就是说它的直径五倍于地球轨道,而缩小的部分相当于金星的轨道直径那么大,缩小速度平均大约是每小时760千米。

 

加州大学伯克利分校的名誉教授、曾因发明激光和微波激射器而获1964年诺贝尔奖的汤斯(Charles Townes)说:“这个变化非常让人吃惊,我们将会密切关注它,看看它是会继续缩小,还是会胀大到原来的大小。

 

汤斯和他的同事,该校的空间科学实验室实验物理学家维施诺(Edward Wishnow)表示,ISI在15年来一直集中观察参宿四,主要是为了更多地了解这颗巨大恒星的表面。他推测这颗恒星表面有巨大对流气室,就像太阳表面的对流气室一样,它们可能影响了对它直径的观测。汤斯和曾经带过的研究生塔特比(Ken Tatebe)曾经在近年观察到参宿四表面上有亮斑,说明它表面可能被一个巨大的气室包围,虽然它看上去还是对称的。

 

虽然参宿四的直径缩小了,但是它的亮度并没有明显降低。据美国变星观察协会的测定统计,在15年里这颗星的光度并没有明显的变化。但它的亮度在历史上确实有过很大变化,它是一颗“变星”,也就是亮度会变的恒星。1836年,约翰·赫希尔爵士发表论文说,参宿四的亮度在1836年到1840年之间增强,之后又减弱。之后每隔几年都会经历一次这样的亮度循环。但在1957年到1967年之间,它的亮度几乎没有变化。据美国变星观察协会统计,它最暗的时候是在1933年和1942年,光度是0.2,而最亮的时候是在1927年和1941年,光度几乎达到1.2。

 

3 测定

相关数据多次变动

 

参宿四有着光荣的“直径测量史”。事实上,它是除太阳外被人类测量直径的第一颗恒星。上世纪80年代到90年代初,科学家们对参宿四表面进行了研究,它是除太阳外第一个在望远镜中显现“盘子”形象的恒星。

 

1921年,皮斯和迈克逊通过光学干涉仪测定参宿四的大小相当于火星的直径。以前一直以为参宿四距地球430光年,去年测定确认它距地球640光年。根据“近大远小”的规律,对它大小的估计也就要相应调整,于是它的直径数据从3.7个天文单位变成了5.5个天文单位。可见参宿四的直径比太阳大出很多。体积跟直径的立方成正比,所以参宿四的体积是太阳的上亿倍就一点也不奇怪了。

 

维施诺表示,从1921年的测量起,参宿四的直径已经被测定过多次,差异大约有30%。不过他说,在任一指定波长的测量数据中,同一时间段测量的数据都在仪器的误差范围内。

 

4 期待

如果爆发将创历史

 

ISI是由汤斯和同事们于上世纪90年代修建的,主要通过一个窄波段的中红外线来测定恒星的边缘。汤斯说:“我们观察波长大约11微米的中红外光。这种光可以穿透灰尘。”

 

汤斯表示,他们很幸运拥有一台能够在15年内一直运转,不断提供参宿四直径测量数据的机器。“当你以更大的准确性观察事物,你会找到一些惊喜,会发现非常基础,非常重要的事情。”他们第一次测量结果很接近迈克逊的数值,但是在15年中,它的直径已经减少了15%。这种变化是一种“匀加速过程”,也就是说它变小的速度越来越快,不过“加速度”是恒定的。

 

有人说这种缩小说明参宿四进入了引力坍缩阶段,而它的质量足够让它变成一颗中子星或黑洞。对于它的大小来说,它850万年的岁数算是够大了,它可能会在未来的1000年内变成超新星爆掉。如果爆发,它将是有史以来最亮的一颗超新星。而且,它将是人类第一颗“眼睁睁看着爆发”的超新星。中国科学院高能物理所研究员谭有恒表示,人类此前从来没有看到一颗恒星变成超新星的全过光年,所以它爆发时放出的射线并不足以毁灭地球的生态系统。

 

■链接

大众文化中的参宿四

 

猎户座的主体有七颗亮星,中间三颗稍暗的就是电影《变形金刚2》中提到过的“三个国王”,相当于猎户的腰带;有两颗亮星组成猎户的“肩头”,还有两颗亮星组成他的“裙角”。参宿四的英文名字“Betelgeuse”,在拉丁语中是“腋窝”的意思。因为参宿四火红的颜色,它又被叫做“战争星球”。

 

参宿四被称作“猎户座阿尔法星”,但它实际上比“猎户座贝塔星”还要暗一些,后者位于“猎户右裙角”。

 

在中国,猎户座的七颗亮星是星座“参宿”的主要组成部分。“参”特指“腰带三星”。“参宿四”的意思是“参宿”的第四颗星,之所以排老四,是因为“猎户的腰带”三颗星占了前三位。
 
 
本报记者 刘铮

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