千載難逢，近距離觀測(cè)超新星爆炸

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圖片：獵戶星座的參宿四的衰退。圖源：Alan Dyer拍攝于2019年12月21日

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你是否注意到，冬季的星空中最為標(biāo)志性的獵戶星座看起來(lái)于之前有點(diǎn)不同了？造成這種不同的原因是，位于獵戶座肩膀位置的獵戶座 α 星，又稱參宿四變暗了，這是21世紀(jì)以來(lái)，參宿四最暗的時(shí)候。

這顆超新星的預(yù)備役什么時(shí)候會(huì)爆炸？它將要爆炸時(shí)會(huì)有什么表現(xiàn)？

與所有優(yōu)秀的天文學(xué)與宇宙故事相似，這個(gè)故事始于一個(gè)周五的夜晚。在這個(gè)周末前夕的夜晚（12月20日），社交媒體上開(kāi)始出現(xiàn)關(guān)于參宿四的討論，引發(fā)討論的源頭，是維拉諾瓦大學(xué)的研究者12月8日發(fā)表的一篇討論“紅巨星參宿四的衰弱”的論文。來(lái)自美國(guó)變星觀測(cè)者協(xié)會(huì)（AAVSO）的光變曲線證明了參宿四確實(shí)暗了一個(gè)星等，或者比原先的星等多了0.5到1.5。那天的夜空是晴朗的，便于觀測(cè)，于是我們來(lái)到位于弗吉尼亞州諾?？说耐＼噲?chǎng)的屋頂進(jìn)行觀測(cè)。參宿四確實(shí)衰弱了，比旁邊的畢宿五還要暗一些。

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自1970年起，對(duì)參宿四星等的估算。來(lái)自：AAVSO

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這樣的變化對(duì)像參宿四這樣的變星來(lái)說(shuō)并不尋常，同時(shí)也使天文界帶有些躊躇。作為一個(gè)距離700光年的、12倍大于太陽(yáng)的紅巨星，參宿四的紅橙周期性變化于1836年首次被記載，記錄者為天文學(xué)家約翰赫歇爾爵士。目前，參宿四的膨脹半徑大約8個(gè)天文單位（AU）。如果把它置于太陽(yáng)系中心，它可以覆蓋到木星的運(yùn)行軌道之外。

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我們（渺小的）寄主星，與附近的包括參宿四在內(nèi)的行星。圖源：Dave Dickinson

基于這一現(xiàn)實(shí)，天文學(xué)家們用威爾遜山天文臺(tái)的2.5米望遠(yuǎn)鏡，使用粗糙的光學(xué)干涉測(cè)量方式來(lái)確定參宿四的物理直徑。在20世紀(jì)80年代末，天文學(xué)家利用新興的孔徑掩蔽干涉法獲得了參宿四的第一幅直接圖像。

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紫外線下脈動(dòng)的參宿四。 圖源：NASA/HST

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由于是距離太陽(yáng)系最近的一顆可能會(huì)變?yōu)槌滦堑暮阈?，參宿四一直備受關(guān)注。我們經(jīng)常能夠看到銀河系中的超新星，但是我們從未近距離觀測(cè)到過(guò)超新星的形成，1604年蛇夫座的開(kāi)普勒星是我們?cè)阢y河系中發(fā)現(xiàn)的最后一顆超新星，而1987年曾觀測(cè)過(guò)位于麥哲倫星云的超新星的形成過(guò)程。像參宿四這樣的紅巨星并不會(huì)停留在紅巨星階段太久，它的氫燃料將在1000萬(wàn)年后耗盡。它將經(jīng)歷一次爆炸和塌縮，最終變?yōu)橐活wII型超新星。這場(chǎng)爆炸可能會(huì)在數(shù)萬(wàn)年后發(fā)生，也可能今晚就發(fā)生。

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參宿四仍在衰退……圖片為使用智能手機(jī)于弗吉尼亞海灘拍攝的獵戶座。圖源大夫·迪金森

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參宿四的衰退究竟是它爆炸前的訊號(hào)，還是只是誤會(huì)一場(chǎng)？天文學(xué)家們對(duì)此尚無(wú)定論，但毫無(wú)疑問(wèn)，這是一個(gè)絕佳的研究機(jī)會(huì)，畢竟參宿四距離我們僅有700多光年。每個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡都對(duì)準(zhǔn)了它，激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)等設(shè)備也可以探測(cè)到它的引力波，當(dāng)爆炸真的發(fā)生時(shí)，像冰立方等中微子天文臺(tái)同樣可以探測(cè)到。

而幸運(yùn)的是，爆炸發(fā)生時(shí)，周圍50光年都是爆炸的“殺傷區(qū)”，我們因不在區(qū)域內(nèi)而足夠安全，但我們又可以接收到爆炸產(chǎn)生的輻射，并以此來(lái)觀測(cè)超新星爆炸這一科學(xué)事件，同時(shí)也是一場(chǎng)盛大的演出。古老的超新星可能參與了地球生命的進(jìn)化，近期有研究認(rèn)為，超新星甚至有可能是人類直立行走的推手。

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獵戶座的超新星看起來(lái)是什么樣子的？以大麥哲倫星云的最后一顆超新星為參照，參宿四在爆炸時(shí)，亮度將達(dá)到-10星等。這個(gè)亮度比滿月弱16倍，但比金星亮100倍，因此，在白天中它會(huì)很容易觀測(cè)到。作為一顆爆炸后的超新星，參宿四也會(huì)在夜空中留下明顯的痕跡。

親自去觀測(cè)一下參宿四的衰退吧。參宿四在十二月的夜空中非常好找，黃昏時(shí)，它在東方升起。事實(shí)上，北半球冬季的夜空非常適合進(jìn)行對(duì)參宿四觀測(cè)，因?yàn)樗吞?yáng)的運(yùn)行方向相反，并且在夜空中非常明顯。而夏季則剛好相反。

你甚至可以利用參宿四周圍的六顆星星來(lái)估算參宿四的亮度

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圖為參宿四，周邊標(biāo)注星等的是可以用來(lái)參考亮度的冬季六邊形六顆星。圖源與版權(quán)所屬：史蒂夫·布朗

接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么？預(yù)計(jì)中，參宿四會(huì)在2020年再次變亮，但如果它反彈到比參宿七和天狼星更小的負(fù)值星等，那么事情就會(huì)令人非常興奮。

不過(guò)現(xiàn)在我們?nèi)孕栌^望，等待來(lái)自參宿四的爆炸煙花。在有生之年看到參宿四變?yōu)槌滦鞘且患浅Ｐ疫\(yùn)的事，而如果爆炸真的發(fā)生，獵戶座則再也不會(huì)像以前一樣了。

作者: universetoday

FY: 阿爾吉儂

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