通过分析来自NASA哈勃太空望远镜和其他几个天文台的数据,天文学家得出结论,明亮的红色超巨星参宿四在2019年发生爆炸,失去了大部分可见表面,并产生了巨大的表面物质抛射(SME)。这是在正常恒星的行为中从未见过的现象。

我们的太阳通常会抛射出其稀薄的外层大气日冕的一部分,这被称为日冕物质抛射(CME)。但是参宿四SME爆炸的质量是典型CME的4,000亿倍!

这颗巨型恒星仍在缓慢地从这场灾难性的剧变中恢复。“参宿四现在仍在做一些非常不寻常的事情;它的内部有点反弹。”马萨诸塞州剑桥哈佛和史密森天体物理中心的安德里亚·杜普利说。

这些新的观测结果提供了一些线索,让我们了解到红色恒星在其核聚变熔炉烧尽后,在爆炸成为超新星之前,是如何在生命后期失去质量。质量损失的数量显著影响它们的命运。然而,参宿四出人意料的暴躁行为并不是该恒星即将爆炸的证据。因此,质量损失事件不一定是即将发生爆炸的信号。

杜普瑞现在正在把这颗恒星在喷发前、喷发后和喷发期间的任性行为的所有谜团拼凑起来,形成一个连贯的故事,讲述一颗衰老恒星中前所未见的巨大变动。

这幅图描绘了红色超巨星参宿四在一大块可见表面发生巨大质量抛射后亮度的变化。从地球上看,抛射出来的物质冷却后形成一团尘埃,暂时使恒星看起来更暗。这场史无前例的恒星剧变破坏了这颗巨星长达400天的振荡周期,天文学家已经测量了200多年。现在,内部可能会像一盘明胶甜点一样摇晃。
影像来源:NASA, ESA, Elizabeth Wheatley (STScI)

这包括来自STELLA机器人天文台、弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台的蒂林赫斯特反射式阶梯摄谱仪(Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph, TRES)、NASA的日地关系天文台(STEREO-A)、NASA的哈勃空间望远镜和美国变星观察员协会(AAVSO)的新光谱和成像数据。杜普利强调,哈勃的数据对解开谜团至关重要。

“我们以前从未见过恒星表面发生巨大的物质抛射。我们还没有完全理解正在发生的事情。这是一种全新的现象,我们可以用哈勃直接观察并解析表面细节。我们正在实时观察恒星的演化。”

2019年参宿四的巨大爆发可能是由一股直径超过100万英里的对流羽流引起的,它从恒星内部深处冒出来。它产生的冲击和脉动,将光球层的一部分炸开,使恒星在由光球层的冷却部分产生的尘埃云下有很大的冷却表面积。参宿四现在正努力从这一损伤中恢复。

这片破碎的光球碎片重量大约是月球的几倍,它迅速飞入太空,冷却后形成尘埃云,阻挡了地球观测者看到的恒星发出的光线。这种变暗现象始于2019年底,持续了几个月,即使是在后院观察恒星亮度变化的观察者也很容易注意到。参宿四是天空中最亮的恒星之一,很容易在猎户座的右肩找到。

更神奇的是,这颗超级巨星400天的脉动频率现在已经消失了,也许至少暂时消失了。近200年来,天文学家们一直在测量参宿四这个节奏明显的亮度变化和表面运动变化。它的破坏证明了喷发的凶猛。

杜普利认为,这颗恒星内部的对流室驱动有规律的脉动,可能像不平衡的洗衣机浴缸一样四处晃动。TRES和哈勃光谱暗示外层可能会恢复正常,但在光球层重建的过程中,表面仍然像一盘明胶甜点一样弹跳。

尽管我们的太阳有日冕物质抛射,会抛射外层大气的一小部分,但天文学家从未见过如此大量的恒星可见表面被喷射到太空中。因此,表面物质抛射和日冕物质抛射可能是不同的事件。

参宿四现在非常巨大,如果它取代了太阳系中心的太阳,它的外表面将延伸超过木星的轨道。1996年,杜普利利用哈勃望远镜分辨出恒星表面的热点。这是除太阳外的第一张恒星的直接图像。

NASA的韦伯太空望远镜可可能能够探测到不断远离恒星的红外光喷射物质。

哈勃太空望远镜是NASA和ESA(欧洲航天局)之间的国际合作项目。位于马里兰州绿带的美国宇航局戈达德航天飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的空间望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃的科学操作。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。

参考来源:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-sees-red-supergiant-star-betelgeuse-slowly-recovering-after-blowing-its-top

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