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我國研究團隊揭開紅超巨星參宿四致暗之謎

2021-08-06 13:08:55 來源：光明網(wǎng)

北京時間8月5日，國際科學(xué)期刊《自然·通訊》在線發(fā)布了中國科學(xué)院國家天文臺趙剛研究團隊的一項最新成果。他們通過對從山東大學(xué)威海天文臺獲得的高分辨率近紅外光譜進行分析，揭示紅超巨星參宿四的神秘變暗是由于其表面出現(xiàn)恒星巨黑子造成，對這一廣受天文學(xué)家和公眾關(guān)注的現(xiàn)象提出了新的物理解釋。

參宿四又稱為獵戶座α星，是一顆位于獵戶座肩部的紅色恒星，它在夜空中異常明亮，肉眼清晰可見。2019年10月至2020年2月之間，參宿四出現(xiàn)了神秘的變暗現(xiàn)象，吸引了全世界天文學(xué)家和公眾的關(guān)注與想象。作為一顆呈現(xiàn)周期性和有時不規(guī)則光度變化的變星，這是參宿四近50年來被觀測到的最顯著的一次變暗現(xiàn)象。它變暗了約一個星等（亮度減弱2.5倍），在夜空中肉眼可辨。對此，世界各地的天文學(xué)家提出幾種可能的解釋，如超新星爆發(fā)前演化階段、塵埃云的遮擋或恒星光球亮度的變化。

參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星，因此近紅外波段是研究參宿四這類紅巨星最合適的觀測波長。研究人員從山東大學(xué)威海天文臺獲取了參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜，并對其進行仔細分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段。 “憑借我們的光譜分析優(yōu)勢，我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因。”該研究的通訊作者趙剛研究員說。

進行光譜分析時，研究人員還開發(fā)了一種特殊的方法來確定紅巨星的有效溫度。 “我們的方法是基于對光譜中TiO和CN分子線的測量。恒星溫度越低，其大氣中形成和存在的分子就越多，恒星光譜中的分子線也就越強。在更熱的大氣中，分子很容易分解，無法存在。”這項研究的第一作者國家天文臺博士后索菲婭·阿列克謝娃說。

“我們發(fā)現(xiàn)，2020年1月31日，參宿四在最低光度下的有效溫度是3476K。然而，亮度恢復(fù)后的2020年4月6日，其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現(xiàn)象。”索菲婭·阿列克謝娃進一步介紹道。

是什么導(dǎo)致有效溫度下降170K？原因可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個眾所周知的現(xiàn)象。這些黑子很可能是對流流動或冷對流元形成的，并廣泛存在于這些恒星中。趙剛研究員表示，我們的發(fā)現(xiàn)將有助于更好理解紅超巨星的性質(zhì)，紅超巨星也是宇宙中重元素增豐的主要貢獻者。

據(jù)了解，來自山東大學(xué)和美國密蘇里大學(xué)的天文學(xué)家也參與了此項研究。

標(biāo)簽：研究團隊恒星巨黑子紅超巨星參宿四近紅外波