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红超巨星参宿四的亮度变暗后再变亮,是否有超新星爆炸的可能?

 艾伯史密斯 2020-02-28

最新观测数据表明,参宿四在前面一年内亮度变暗后再次变亮,参宿四是一颗红超巨星,处于恒星演化的末期,未来将会以超新星的方式结束恒星时期,根据科学家的推测,近期参宿四爆炸的可能性不大,未来爆炸只是时间问题。


天文观测表明,参宿四(猎户座 α 星,大约20倍太阳质量)从2019年1月到12月期间,亮度出现明显变暗,视星等从0.5下降到1.5,目前参宿四又开始变亮,暗示着参宿四表面正在发生剧烈变化。

一颗恒星在主序星时期,主要进行着氢元素的聚变反应,其中以质子链(PP链)为主,也就是以两个质子的核反应开始的连锁反应,最终生成氦核,对于中小质量的恒星(比如我们太阳)来说,核反应基本就到此为止,当氢元素反应殆尽后就会演化为白矮星。

但是对于大质量的恒星,由于内部具有更高的温度和压力,在经过质子链生成氦核之后,氦核会继续发生聚变,最终引发碳氮氧循环(CNO循环),CNO循环过程将会释放大量能量,这也是宇宙中除了氢氦之外,还存在大量碳氮氧的原因。

大质量恒星继续演化,恒星的氢元素将会越来越少,碳氮氧循环将会越来越剧烈,恒星内部的温度越来越高,于是恒星外壳发生膨胀,逐渐演化为红巨星,这就是目前参宿四所处的阶段。

由于碳氮氧循环过程十分不稳定,此阶段的红巨星将会出现亮度的周期性波动,比如参宿四从1970年以来的亮度变化如下:

参宿四就是以这样一种不稳定的状态,来实现和自身引力的动态平衡,一旦核聚变的燃料消耗殆尽,重力将会彻底打破这种动态平衡,恒星质量越大,燃料消耗也就越快,对于参宿四来说,红超巨星阶段大约会持续10万年的时间,当碳消耗完后,下一步的核聚变只能持续大约1000年的时间,然后将会爆发超新星。

天文学家推测,此次参宿四的亮度变化是由于对流造成,恒星内部物质被加热后上升到表面,冷却后再沉入恒星内部,并形成周期性循环,有点类似太阳黑子的原理,只不过参宿四外层密度比太阳小很多,使得参宿四的单个对流区域变得非常大,甚至可以覆盖恒星的大部分表面积,所以参宿四会出现明显变暗和变亮的情况。

此次参宿四的亮度变暗后再次变亮,属于正常的波动范围,并不能以此得出“参宿四快爆炸”的结论,不过从概率上说,未来数万年内的任何一天,参宿四都有爆炸的可能,至于在我们有生之年是否能看到,就纯属运气了!


如果参宿四爆炸会怎么样?

参宿四爆炸时,瞬间会释放巨大的能量,绝对亮度超过太阳的1000亿倍,好在参宿四距离地球640光年,对地球的影响非常有限,不过再地球上观察也是相当壮观的,届时亮度将和满月差不多,在白天都肉眼可见,整个肉眼观测过程将会持续数月。

超新星爆炸最危险的一点,就是最后留下的中子星或者黑洞,将会产生超高能量的喷流,一旦喷流扫过太阳系,将会对地球生命产生极大威胁,好在参宿四的自转轴与太阳系位置相差了20多度,即便产生一颗中子星,其喷流也不会直接扫过地球。

据估计,在我们银河系中,平均每个世纪都会发生两次超新星爆炸,但是一部分超新星位于银河系另外一侧,我们在地球上根本看不到,最近一次肉眼可见的银河系超新星,是1604年10月爆发的开普勒超新星,距离地球1.3万光年。


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