当天文学家们开始议论近邻的红超巨星参宿四于2019年11月亮度下降时，天体物理学家米格尔·蒙塔吉斯 (Miguel Montargès) 并不认为有什么不寻常。毕竟，这颗构成猎户座壮硕肩部的恒星，确实有规律的亮度变化周期。但随着参宿四的亮度骤减，他无法忽视这种明显的异常。于是，他着手证明标准周期是碰巧同步了，并寻找一个能够放大观察这颗友好的近邻红超巨星的团队和仪器。
“我的目标是用[智利的甚大望远镜]拍摄一张照片，证明这颗恒星像往常一样，”目前在巴黎天文台担任天文学家的蒙塔吉斯说道。“当然，我完全错了。”
与此同时，传闻像野火一样蔓延。年迈的参宿四的闪烁是即将发生壮观超新星爆发的迹象吗？这种恒星爆发是罕见的景象，在我们的星系中只观测到五次——而且从未如此近距离地观测过。天文学家们认为并非如此，但他们不能否认这颗红超巨星正在发生一些不寻常的事情。它的亮度最终下降了约三分之二，然后才反弹——这是自现代测量开始以来的最低点。甚至肉眼可见的观星者也注意到了亮度下降。
两年后，参宿四仍然在夜空中，完整无损。那么，在距离地球数百光年之外的猎户座角落里到底发生了什么？在对世界上最强大的望远镜之一进行观测，并经过 painstaking 的理论工作，梳理了数千种理论后，蒙塔吉斯和他的团队找到了最可能的解释。他们的结论为天文学界提供了对这个令人头疼（或者说，挠痒痒）的事件的最佳答案。
“这是我们看到过的关于‘大暗淡’原因的最全面的图景，”华盛顿大学天文学家埃米莉·莱维斯克 (Emily Levesque) 说，她并未参与这项研究。“它给了我们一个非常清晰、美好的图景，说明参宿四到底发生了什么。”
世界级的变焦
当参宿四在天文学家眼前逐渐变暗时，关于罪魁祸首的想法层出不穷。也许有什么东西只是遮挡了恒星。它没有已知的双星伴侣，所以也许是一团星际尘埃飘到了前面。或者围绕着这颗衰老恒星的广阔尘埃云的某些部分可能变厚了。也许恒星本身冷却了。
为了解开这个谜团，研究团队求助于地球上最强大的变焦镜头之一：甚大望远镜上的一台名为SPHERE（光谱偏振高对比度系外行星研究）的仪器。
在大多数天文仪器中，参宿四显示为一个像素点，周围环绕着翻腾的尘埃云。但借助SPHERE，研究人员能够足够近地观察，看到恒星实际上是一个圆形的物体。这种近距离的视角让他们不仅能够观察到参宿四确实在变暗，还能观察到它是*在哪里*变暗的。
蒙塔吉斯和他的同事们使用SPHERE拍摄了一系列图像，这些图像建立在他碰巧在2019年亮度下降开始前拍摄的一张快照的基础上。该小组在12月的亮度下降期间又拍摄了一张，并在2020年1月和3月又拍摄了两张。捕捉到完整的序列纯属巧合。第一张照片是在一个为期两晚的观测窗口的第二天拍摄的，此前由于云层取消了他们的第一次尝试。“最终能拍到[亮度下降前]的照片，真是奇迹，”比利时鲁汶天主教大学的合著者艾米丽·坎农 (Emily Cannon) 说。
也许同样令人称奇的是，研究小组在疫情封锁之前，在VLT最后一个观测日获得了最后一张照片。
这些来之不易的照片讲述了一个清晰的故事：参宿四的下半部分变暗，并在整个事件中保持黑暗，这排除了快速经过的星际干扰物。
14,000次猜测，一个答案
事件发生后的几个月里，出现了两种主要的假说，它们都得到了不同观测的支持。第一种假说认为，是附近的一块尘埃，作为恒星自然光环的一部分，遮挡了它明亮的表面。第二种假说认为，似乎形成了一个寒冷区域。蒙塔吉斯和他的团队考虑了数千种关于尘埃和寒冷区域可能如何形成的模型，总共约14,000种，试图找到与SPHERE图像最匹配的理论。他们最终得出结论，这两种效应共同作用，使恒星变暗。
以下是他们的推测：在大暗淡发生约一年之前，参宿四释放出一团巨大的气体，形成了一团氢和其他原子的云。然后，碰巧的是，恒星表面的一大片区域冷却下来。对流搅动着所有的恒星，热物质上升并在表面形成快速冷却的气泡——天文学家最近在我们自己的太阳上观察到的类似爆米花现象。
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在像参宿四这样的蓬松红超巨星中，这些对流单元可以覆盖恒星表面高达四分之一，将寒冷散发到太空中。寒流让气体云得以沉降并结合成粗糙的尘埃分子。然后，那团烟尘云阻挡了恒星的光线到达地球。该团队于6月16日在《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。
“人们曾提出过这方面的一些内容，而这篇《自然》杂志的论文做了令人惊叹的工作，将它们全部整合在一起，”莱维斯克说，她撰写了一篇配套分析。
一个近距离的恒星试验场
虽然参宿四暂时还没有准备好向现代天文学家传授超新星的细节，但“大暗淡”事件正在帮助他们了解质量至少是我们太阳八倍的恒星的最后阶段。
“参宿四给了我们一个绝佳的近距离试验场来研究红超巨星，我们希望现在可以将其应用于所有这些恒星，”莱维斯克说。
理论家们一直知道，寒冷区域和气体喷发很可能是常见的，但近距离观察这些行为如何相互作用可以阐明恒星风是如何从恒星表面发出的。
恒星风负责散播构成行星和人类的重元素，并决定这些大质量恒星在生命结束时是否还有足够的质量坍缩成黑洞（参宿四很可能最终会变成中子星，但它正处于可能坍缩成黑洞的边缘）。
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参宿四比其他红超巨星更靠近地球，因此天文学家可以足够清楚地看到它在“闹脾气”时到底发生了什么。事实上，这颗近邻恒星的光芒如此之亮，其炽热的光线很容易损坏精密的 Astronomical 设备。“你对参宿四最大的担忧是，你可能会烧毁探测器，”坎农说。
许多人期望的戏剧性爆炸仍然会发生，但确切的时间无人能猜。它可能在未来10万年内的任何一天发生。蒙塔吉斯则对参宿四心存感念，这是他小时候学会识别的第一个恒星名字。他期待着在他的余生中研究这颗红超巨星。“
“当我70岁的时候，也许（它爆发成超新星）是可以的，”他说。“或者80岁。当我80岁的时候，就可以了。”
