亮度降低35%，紅超巨星變暗之謎，終於有答案了

冬季的夜空中，有一顆

恆星

非常明亮，那就是參宿四。這顆恆星是除了太陽之外第12明亮的恆星，在夜空中非常容易發現。

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（圖片說明：夜空中的參宿四）

參宿四是一顆非常巨大的恆星，根據最新的研究成果，它距離我們大約548光年，半徑是太陽的764倍。這個數字比以前要小得多，但其體積仍然達到了太陽的4。46億倍，非常恐怖。

它之所以這麼巨大，和它的型別有關。參宿四是一顆紅超巨星，這是一種非常巨大的恆星，質量通常有太陽的十幾倍甚至更高。但它們的壽命卻非常短，通常只需要1000萬年的時間，就會把自己核心內的氫元素消耗殆盡。相比之下，我們的太陽卻擁有著差不多100億年的壽命。

作為一顆典型的紅超巨星，參宿四也同樣是個“短命鬼”。根據目前的研究，參宿四的質量是太陽的8-35倍，劇烈的核聚變讓它的壽命只有800-850萬年，並且在大約100萬年前，就已經結束主序星階段了。可以說，參宿四已經來到了爆發的邊緣。

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（圖片說明：參宿四假想圖）

大約在4萬年前，參宿四就已經膨脹成紅超巨星了。在它的核心處，已經不存在氫聚變了，而是氦在巨大的壓力下聚變為碳和氧。在這個過程中，參宿四的核心會繼續坍縮，並且吸附核外的氫到自己周圍，形成一個氫殼。在這裡，這些氫還是能夠聚變為氦的，然後進入到核心繼續為氦的聚變提供原料。

當核心處的熱量和壓力不再能夠支援這樣的聚變反應時，參宿四就會迎來命運的終點——

超新星爆發

。由於它的質量足夠大，它可以在超新星爆發後形成一顆中子星甚至是黑洞。

由於目前的研究有限，

科學家

們知道它已經快要結束壽命了，卻不知道具體會在什麼時候，以及爆發前有何預兆。我們只知道參宿四這樣的恆星在爆發前會向宇宙空間拋射物質，但具體是怎樣的過程和現象，仍然是個謎。因此，科學家們一直在密切關注著它的變化，希望能夠提前有所預警。

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（圖片說明：參宿四的亮度變化）

果然，情況出現了。從2019年9月開始，參宿四突然開始變暗。到了2020年2月的時候，其亮度甚至下降了35%，這就是參宿四的大變暗事件。恆星的亮度變化是正常的，但像這樣快速且巨大幅度的變化，還是非常離奇的。

由於它體積足夠巨大，距離我們又比較接近，這給了我們對它直接成像的機會。天文學家們利用歐洲南方天文臺位於智利的甚大望遠鏡對參宿四進行了跟蹤觀測，印證了這個現象：科學家清晰地看到了它的南半球發生了局部變暗的情況。但對於變暗的原因，科學家們卻始終一頭霧水，找不到原因。

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（圖片說明：藝術家描繪變暗的參宿四）

有人忍不住推測：難道是參宿四進入到演化末期，即將爆發為超新星了嗎？

我們確實希望看到參宿四爆發的壯觀景象，因為這足夠讓我們在夜空中看到一顆和月球一樣明亮的天體，這樣的天象絕對稱得上是千年一遇。可惜，最新的研究成果破解了參宿四變暗之謎。事實證明，這只是因為參宿四“打了個噴嚏”。

具體來說，就是參宿四向外拋射了一大團物質。這些物質遮擋住了參宿四的一部分，導致我們看到的參宿四變暗了。

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（圖片說明：大變暗事件的原理示意圖）

法國巴黎天文臺和比利時魯汶大學的天體物理學家Miguel Montargès告訴我們說：“關於紅超巨星，一直有一個問題困擾著我們，那就是不知道它們的質量損失到底是怎樣被觸發的。我們知道它在損失質量，卻不知道導致物質離開恆星的根源。這一次，我們或許就是見證了參宿四的一次尤為強烈的質量損失事件——也可能只是普通事件。或許它在持續地流失著自己的質量，但只是因為方向不同，導致我們沒有看到它變暗。”

在此之前，科學家們已經用

哈勃

太空望遠鏡對參宿四進行過觀測了，當時就有人提出了這樣的猜想。如今，憑藉著甚大望遠鏡拍攝的影象，Montargès及其團隊終於確認了這個猜想，並進行了進一步的解釋。

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（圖片說明：甚大望遠鏡是當今世界最強的望遠鏡之一）

甚大望遠鏡陣列的強大觀測能力，在當今世界是數一數二的。透過它拍攝的影象，科學家們認為，參宿四拋射出去的氣體在冷卻後凝結成塵埃，從而凝結後遮擋住參宿四的光芒是最合理的解釋。對於這種拋射氣體的現象，科學家們形象地比喻為參宿四在“打噴嚏”。

這不僅很好地解釋了參宿四的大變暗事件之謎，同時也讓科學家在歷史上首次“直接見證了被稱為‘星塵’的現象的形成”。

隨後，Montargès和他的團隊又對其他可能的解釋進行了分析，結果發現，這種星塵導致的亮度下降是最合理的解釋。他們解釋說：就在大變暗事件發生之前，參宿四曾經拋射出一個氣體泡來，這個現象被哈勃望遠鏡捕捉到了。

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（圖片說明：參宿四被星塵遮擋的模擬動畫）

哈佛-史密森天體物理中心的天體物理學家Andrea Dupree描述說：“利用哈勃望遠鏡，我們能夠看到物質離開恆星表面並衝出了大氣層，此後又形成了星塵並導致恆星看起來變暗了。”

具體來說，這些物質離開參宿四後，恰好趕上參宿四的局部發生了溫度的降低。二者原本都是正常現象，但遇在一起就導致了比較罕見的結果。這些物質中像矽這樣原本汽化的元素，此時因為溫度的降低而凝結成了塵埃顆粒，最終遮住了一部分恆星的光芒。

Montargès興奮地說，他長期以來一直渴望破解紅超巨星的質量損失現象。如今參宿四恰好上演了這一幕，可謂是“踏破鐵鞋無覓處，得來全不費工夫”，能夠有這樣絕佳的觀測物件甚至令他不敢相信。

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但對於我們來說，可能有點失望了，因為我們恐怕有生之年不會見到這顆紅超巨星爆發了。看起來，它現在依然比較穩定。等到它爆發為超新星，上演宇宙最靚麗的煙花時，不知道人類將會用怎樣的裝置觀測這場宇宙的視覺盛宴。