去年参宿四的剧烈变暗——许多人熟悉它作为猎户座的“右肩”——是由恒星自身喷射出的一团尘埃造成的。天体物理学家们利用参宿四变暗前后拍摄的高分辨率图像，结合计算机模拟，得出了这一结论，并于6月16日发表在《自然》杂志上。
通常，参宿四是夜空中最亮的十颗恒星之一。几十年来，研究人员已经知道它大约每425天经历一次变暗周期，在此期间它会暂时失去约四分之一的峰值亮度。但在2020年2月，天文学家注意到这颗恒星的亮度下降了前所未有的三分之二——足以用肉眼观察到。
这种无法解释的变暗引发了关于这颗恒星可能即将爆炸的猜测。参宿四是一颗红超巨星——一种比太阳质量更大、寿命短数千倍的恒星——预计它将在未来10万年内的某个时候以壮观的超新星爆发结束其生命。这一事件将提供一场地球人在几个世纪以来未曾见过的奇观：银河系中上一次可以从地球上观测到的超新星是在1604年，而参宿四离我们的星球如此之近，以至于它的超新星爆发将足够明亮，可以在白天持续数周可见。根据最新的估计，这颗恒星距离我们约168秒差距（548光年）。
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但许多天体物理学家警告说，关于超新星的猜测只是一厢情愿的想法。他们指出，变暗很可能是由更普通的机制引起的，例如恒星表面出现了一团异常寒冷的物质（即所谓的对流单体），或者是一团尘埃穿过了到达它的视线。
现在，巴黎天文台的天体物理学家米格尔·蒙塔吉斯和他的合作者发现，“大变暗”的原因很可能是这两种因素的结合。
谜团解开
该团队使用位于智利阿塔卡玛沙漠的甚大望远镜，在2019年1月、2019年12月、2020年1月和2020年3月拍摄了一系列参宿四的高分辨率图像。参宿四的质量是太阳的16倍以上，宽度是太阳的764倍——如此之大，以至于如果它位于太阳系的中心，它将吞没所有直到火星的行星轨道。蒙塔吉斯解释说，这使得它成为少数几颗天文学家可以解析为圆盘状，而不是单个光点的恒星之一。蒙塔吉斯已经断断续续地研究参宿四十年了，并且自从十岁时就对它感兴趣，当时它是他在天空中能够识别出的第一颗恒星。
图像清楚地显示，从地球北半球看，恒星的左下方部分明显变暗，并且较暗区域的位置在成像期间没有发生显著变化。这表明暗斑是由恒星自身喷射出的一团尘埃造成的，并且大致沿视线方向移动，而不是从旁边经过。“如果它是一团凌星尘埃云，它应该已经穿过恒星，”蒙塔吉斯说。
该团队对变暗的解释是，一个异常凉爽的对流单体导致恒星大气层温度急剧下降。这使得恒星在前一年喷射出的气体迅速凝结成尘埃，阻挡了来自恒星的光线。研究人员通过运行超过10,000次计算机模拟证实，这种情况最符合数据。“建模的结论是，这两个事件同时发生，”蒙塔吉斯说。
“运行模拟这一事实让我更加确信”这个解释是正确的，位于马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科学研究所的天体物理学家梅里迪思·乔伊斯说。
英国赫特福德郡大学的天体物理学家小林千秋说：“如果我们能够知道参宿四应该在多少天或多少年后作为超新星爆发，那就太好了。”然而，研究人员对参宿四——或一般的红超巨星——还没有足够详细的了解，无法做出这样的预测。
本文经许可转载，并于2021年6月16日首次发表。