经过多年争论,参宿四的伴星终于被找到

天文学家曾怀疑它的存在,但没想到能看到它。
Photo of galaxy with zoom in box showing Betelgeuse and companion star
参宿四的伴星比太阳大1.5倍。图片来源:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA 图像处理:M. Zamani (NSF NOIRLab)

数千年来,人类一直在仰望参宿四。作为夜空中最亮的恒星之一,这颗红色超巨星在猎户座中的位置很容易辨认。但在2019年和2020年的几个月里,天文学家认为参宿四的日子屈指可数。其亮度的急剧下降让一些专家推测,这颗拥有700倍太阳半径、年龄1000万岁的恒星即将发生超新星爆发。然而,最终研究人员确定,“大变暗”实际上是由恒星喷发出的大量尘埃引起的。

但所有这些额外的关注带来了另一个惊人的发现。原来,参宿四并非孤身一人——它实际上有一个附近的伴星。这颗前所未见的 the celestial object 在两项独立的研究中有详细描述,这两项研究定于7月24日在《天体物理学杂志通讯》(*The Astrophysical Journal Letters*)上发表。

Using the 'Alopeke instrument on the Gemini North telescope, one half of the International Gemini Observatory, operated by NSF NOIRLab, astronomers have discovered a companion star in an incredibly tight orbit around Betelgeuse. This discovery answers the millennia-old question of why this famous star experiences a roughly six-year-long periodic change in its brightness, and provides insight into the physical mechanisms behind other variable red supergiants. The companion star appears blue here because, based on the team's analysis, it is likely an A- or B-type star, both of which are blue-white due to their high temperatures. Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA. Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)
天文学家使用国际双子座天文台(由NSF NOIRLab运营)的一半——双子座北望远镜上的‘Alopeke仪器,发现了一个围绕参宿四以极近轨道运行的伴星。这一发现解答了数千年来关于这颗著名恒星为何会经历大约六年的周期性亮度变化的问题,并提供了对其他变红超巨星物理机制的见解。根据团队的分析,这颗伴星在此处显示为蓝色,因为它很可能是一颗A型或B型恒星,这两种恒星都因其高温而呈现蓝白色。图片来源:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA。处理:M. Zamani (NSF NOIRLab)

让天文学家注意到这颗伴星的主要线索是参宿四的亮度周期,也称为变率。这颗红色超巨星实际上有两个变率周期——一个主周期持续约400天,另一个副周期持续约6年。在回顾了该恒星的档案数据后,研究人员最近提出,较长的副周期可能是由于伴星的外在影响。但即使在包括哈勃太空望远镜钱德拉X射线天文台的初步搜寻中,调查人员也没有找到任何额外的恒星天体。一些专家怀疑,即使它存在,也永远不会有人找到这颗恒星。

“预测参宿四伴星存在的论文认为,可能永远没有人能够成像,”NASA埃姆斯研究中心的高级研究科学家兼论文合著者Steve Howell在一份声明中解释说

在那之后,团队寻求“狐狸”的帮助,情况发生了变化。安装在国际双子座天文台位于夏威夷莫纳克亚山上的双子座北望远镜上的是一台名为‘Alopeke的光斑成像仪——‘Alopeke在夏威夷语中意为狐狸。光斑成像仪通过使用短曝光时间来抵消地球大气引起的图像畸变。这使得能够对宇宙进行高分辨率的观测,在这种情况下,还得到了双子座北望远镜26.5英寸镜面的增强。这种方法使天体物理学家最终能够定位到参宿四旁边一个极其微弱的伴星。

进一步的分析表明,第二颗恒星比参宿四暗六个星等,质量约为太阳的1.5倍。它很可能是一颗A型或B型前主序星,意味着它是一颗年轻、炽热的蓝白色恒星,尚未在其核心燃烧氢。

参宿四及其伴星很可能在同一时间诞生,但它们的关系不会有好结果。根据研究作者的说法,潮汐力最终将导致后者螺旋式地进入其伴侣,最终导致两者都灭亡。尽管如此,天文学家估计,这对恒星的结局将在未来10,000年内发生。

但在那之前,研究人员希望更深入地研究这两颗恒星。他们下一次机会将在2027年11月开始,届时伴星的轨道将使其远离参宿四最远。

 

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Andrew Paul

特约撰稿人

Andrew Paul 是 Popular Science 的特约撰稿人。


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