巨星參宿四的沸騰表面可能正在創(chuàng)造一種錯(cuò)覺(jué)

“它仍然感覺(jué)有點(diǎn)像科幻電影，好像我們?nèi)ミ^(guò)那里近距離觀看它。結(jié)果是如此令人興奮”。

來(lái)自參宿四模擬的快照顯示了對(duì)流如何主導(dǎo)其表面（右）

藍(lán)色斑塊顯示了參宿四遠(yuǎn)離地球的區(qū)域，紅色區(qū)域是向地球移動(dòng)的區(qū)域。（圖片來(lái)源：MPA/Ma,Jing-Ze et al）

最近對(duì)位于獵戶(hù)座的參宿四星的觀測(cè)，創(chuàng)造了一個(gè)關(guān)于紅超巨星的謎團(tuán)。他們認(rèn)為，它的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其大小的恒星應(yīng)該能夠旋轉(zhuǎn)的速度。現(xiàn)在，由博士生馬晶澤領(lǐng)導(dǎo)的馬克斯·普朗克天體物理研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)可能對(duì)參宿四的旋轉(zhuǎn)速度做出了解釋。也許，研究人員說(shuō)，這實(shí)際上是恒星表面劇烈沸騰所造成的幻覺(jué)。馬和他的同事們認(rèn)為，這顆恒星冒泡的表面可能會(huì)被誤認(rèn)為是自轉(zhuǎn)，即使是最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡也是如此。這個(gè)錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)者相信距離地球500到600光年的參宿四似乎比正常情況下的旋轉(zhuǎn)速度更快。

對(duì)于如此巨大的恒星來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)的速度似乎比可能的更快。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，星星只是天空中發(fā)光的點(diǎn)。我們的結(jié)果再次強(qiáng)調(diào)，像參宿四這樣的恒星在表面上有如此劇烈的沸騰運(yùn)動(dòng)，我們可以在望遠(yuǎn)鏡中看到這些運(yùn)動(dòng)，”馬告訴空間網(wǎng)站?！白鳛槔碚摷?，我們非常興奮，我們可以從模擬中做出預(yù)測(cè)，這些預(yù)測(cè)將在未來(lái)幾年內(nèi)與觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試?！眳⑺匏氖且活w臭名昭著的紅超巨星，最近當(dāng)它的變暗導(dǎo)致科學(xué)家推測(cè)它可能即將爆炸時(shí)成為頭條新聞。

“大多數(shù)恒星只是夜空中的微小光點(diǎn)。參宿四是如此之大，而且離我們很近，使用最好的望遠(yuǎn)鏡，它是我們真正觀察和研究其沸騰表面的極少數(shù)恒星之一，”馬克斯普朗克天體物理研究所所長(zhǎng)塞爾瑪·德·明克在一份聲明中說(shuō)：“感覺(jué)還是有點(diǎn)像科幻電影，好像我們?nèi)ミ^(guò)那里近距離觀看。結(jié)果是如此令人興奮”。

參宿四，參宿四，參宿四！

參宿四是北半球地球上最亮的恒星之一，這意味著它被充分研究過(guò)，但正如對(duì)其變暗的觀察所顯示的那樣，這并不意味著它不能提供驚喜。

參宿四的直徑超過(guò)6.2億英里（10億公里），比太陽(yáng)大1000多倍，是已知宇宙中最大的恒星之一。如果太陽(yáng)和參宿四互換，紅超巨星放在太陽(yáng)系的中心，它將吞沒(méi)水星、金星、地球和火星，其大氣層一直延伸到木星的軌道。這樣的大質(zhì)量恒星預(yù)計(jì)具有相對(duì)穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)速度。這是因?yàn)楫?dāng)恒星在紅巨星階段“膨脹”并膨脹時(shí)，角動(dòng)量守恒表明它們的自轉(zhuǎn)應(yīng)該減慢。

這類(lèi)似于地球上的溜冰者降低并展開(kāi)手臂以減緩旋轉(zhuǎn)。然而，最近對(duì)參宿四的觀測(cè)，特別是使用位于智利北部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）進(jìn)行的觀測(cè)顯示，參宿四的旋轉(zhuǎn)速度約為每小時(shí)11,200英里（每秒5公里），這大約是噴氣飛機(jī)八倍的速度。

ALMA是一個(gè)由66個(gè)無(wú)線電天線組成的天文臺(tái)，它們共同組成了一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，它發(fā)現(xiàn)參宿四的一半似乎正在接近地球，而另一半似乎正在后退。正是參宿四外層的這個(gè)所謂的“偶極徑向速度圖”，科學(xué)家們解釋為快速旋轉(zhuǎn)。然而，這種解釋取決于參宿四被認(rèn)為是一個(gè)完美的圓形球體，而新研究的研究人員指出，事實(shí)并非如此。這顆紅超巨星的表面充滿(mǎn)了沸騰的氣泡。事實(shí)上，其中一些氣泡與地球圍繞太陽(yáng)的整個(gè)軌道一樣大。這些氣泡由一種稱(chēng)為對(duì)流的熱傳遞機(jī)制提供動(dòng)力，可以以高達(dá)6.7萬(wàn)英里/小時(shí)（30公里/秒）的速度上升和下降，大約是阿爾忒彌斯任務(wù)的載人飛船獵戶(hù)座飛船的三倍。

為了分析參宿四這張精確的氣泡照片，該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的后處理計(jì)算機(jī)軟件包，以模擬合成ALMA圖像，并將其與非旋轉(zhuǎn)紅超巨星的3D輻射流體動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行比較。這表明，在參宿四一側(cè)升起的一團(tuán)沸騰的氣泡，當(dāng)另一團(tuán)沸騰的氣泡落在另一側(cè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)偶極徑向速度圖。該團(tuán)隊(duì)說(shuō)，這種對(duì)流在實(shí)際的ALMA觀測(cè)中會(huì)變得模糊，使其與快速旋轉(zhuǎn)無(wú)法區(qū)分。事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)，在大約90%的模擬中，參宿四會(huì)被解釋為以每小時(shí)數(shù)萬(wàn)英里的速度旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榧t超巨星表面上的這種大規(guī)模沸騰。然而，如果團(tuán)隊(duì)的建模是錯(cuò)誤的，可能還有其他解釋。例如，它可能表明這顆紅超巨星很久以前就在進(jìn)行一些恒星自相殘殺。“如果參宿四最終還是在快速旋轉(zhuǎn)，那么我們認(rèn)為它一定是被旋轉(zhuǎn)的。

“如果參宿四最終還是在快速旋轉(zhuǎn)，那么我們認(rèn)為它一定是在吃了一顆圍繞它運(yùn)行的小伴星后旋轉(zhuǎn)起來(lái)的。de Mink補(bǔ)充說(shuō)。發(fā)現(xiàn)表明紅超巨星參宿四實(shí)際上是2000年前的黃色-令人費(fèi)解的參宿四星終究會(huì)在我們的有生之年爆炸嗎？-這就是超巨星參宿四變成超新星的樣子該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將利用對(duì)參宿四的進(jìn)一步觀察來(lái)評(píng)估其旋轉(zhuǎn)速度，并更好地了解其沸騰表面如何影響這些測(cè)量，從而將他們的模型進(jìn)行測(cè)試?！皩?duì)于像參宿四這樣的巨大沸騰恒星，我們?nèi)杂泻芏嗖涣私獾牡胤?。它們是如何真正工作的？它們是如何失去質(zhì)量的？哪些分子可以在其流出物中形成？為什么參宿四突然變亮了？研究合著者和CNRS天文學(xué)家Andrea Chiavassa說(shuō)。“我們正在努力工作，使我們的計(jì)算機(jī)模擬變得越來(lái)越好，但我們真的需要來(lái)自ALMA等望遠(yuǎn)鏡的令人難以置信的數(shù)據(jù)?！痹搱F(tuán)隊(duì)的研究發(fā)表在2月份的天體物理學(xué)雜志上。

By: Robert Lea

Fy: 何丹懷（懷）

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