科学|参宿四褪色是因为超大的太阳黑子吗？ |

中文简介：参宿四作为变星亮度变化50%是正常现象，但是在今年二月初参宿四的亮度下降了三倍。最新研究表明，参宿四有可能产生了巨大的恒星斑——我们称之为太阳黑子，覆盖了表面大部分区域，导致其亮度变暗了三倍。

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图源：eso
2019年10月，参宿四开始变暗。它是一颗变星，变亮变暗的一个周期大约是420天，所以这并不罕见。但这次它开始变暗了…然后就没有停下来。通常它的亮度变化约为50% ，但实际上，到2020年2月初，它的亮度下降了3倍，肉眼看，它明显比猎户座的其他恒星更暗。直到2月中旬，它才触底反弹，重新变亮。
当然，这在公众中引发了很多关于它可能会爆炸的猜测，尽管我认为不会有专业的天文学家把它当回事；参宿四这样的恒星爆炸的原因来自于它们的核心，而上层大气离那里很远很远。核心的变化需要很长时间才能到达表面。
所以到底发生了什么?有一种观点得到了观测结果的支持，那就是参宿四喷出了一团巨大的尘埃云，其中有微小的硅酸盐和碳的颗粒，可见光不能穿透这些物质，因此在我们看来，恒星变暗了（全面披露：这篇文章由我的同事兼朋友艾米丽·莱维克和合著者发表）。

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图源：tweaktown
然而，另一种可能性是参宿四上有一个异常大的恒星斑——由恒星内部的磁场活动造成的可见表面上较暗较冷的区域。太阳上的这些被我们称为太阳黑子：基本上，不断上升的热等离子体内部缠绕的磁场会防止它们在冷却时下沉回恒星内部，所以它们会在太阳表面徘徊。它们的温度较低，颜色更暗，因此太阳在可见光下会变得更暗一些。
像参宿四这样的红超巨星可以产生巨大的恒星斑，比太阳本身都大得多，事实上可以覆盖表面的大片区域。恒星上特别大的粉刺会导致它变暗吗？

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太阳黑子图源：phys
一组天文学家对此进行了研究。他们从亚毫米光波段观察了参宿四，这种波长远远超出了人类的视力范围，接近无线电波长。这么做的优点是，光谱中那一部分的波长很可能可以穿过参宿四喷射到太空中的尘埃，不会影响观测结果。如果尘埃是罪魁祸首，他们就不会看到来自参宿四的光线有任何改变。
然而，他们看到了不同：在亚毫米波长下，参宿四变暗的程度约是可见光下变暗程度的20%！这似乎表明，尘埃并不是恒星变暗的原因。
亚毫米的光波来自恒星本身，所以如果该波段变暗，那就意味着恒星的表面确实变暗了。他们假设形成了巨大的恒星斑，导致了其光线变暗。

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太阳黑子图源：netdna
因此你可能认为恒星也会变冷，因为黑子比恒星表面更冷。莱维斯克之前通过观察参宿四上层大气中对温度敏感的二氧化钛分子来研究这个问题。他们发现温度最多下降了50到100摄氏度。温度较低的恒星发出的光更暗，但温度在这一范围的减小并不足以解释它自身变暗的原因。
然而，新的研究表明，这仍然对恒星斑有效。一系列比恒星冷200摄氏度的恒星斑覆盖了参宿四表面的一半，这将导致温度的变化以及可见光和亚毫米波段的变暗。

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一组参宿四不同时间的图片显示了它自2019年1月（左）至2019年12月（右）以来的变化。图源：ESO／M.蒙塔格斯等分页标题
这也与2019年12月拍摄的参宿四高分辨率图像相吻合，该图像显示，其表面的南半部比另一半更暗。有可能是喷发岀的尘埃云仅挡住了恒星的南部，但也有可能那里是被巨大的恒星斑所覆盖。红超巨星的模型显示，恒星斑可以变得那么大。
请注意， “大”远远不够形容它们的大小。参宿四的直径大约是太阳的900倍——远远超过10亿公里——因此这些恒星斑比我们的整颗恒星还要大得多。黑子本身就能从太阳延伸到木星！他们真的超级大。
所以这是关于参宿四怪异表现的最后结论吗？几乎可以肯定地说，不是。
一方面，参宿四开始再次变亮的时刻非常准时，并在2020年6月达到了正常亮度。这意味着黑子在短短几个月内迅速增长和消散。对红超巨星的模拟显示，它们的上层仅需要在几个月的时间就可以变亮或变暗，因此，这些所谓的黑子可能会随着恒星亮度的增加而增加，减弱而减弱。但奇怪的是，它们的周期恰好是在恒星变亮的时候消散。我不知道为什么。
同时，我们也不知道是什么导致了红超巨星亚毫米波段光波的变化。这些巨大恒星的上层大气非常复杂，有脉动穿过其中，有对流移动物质，还有其他问题。
所以这一切的背后可能是恒星斑，但这不是最终结果，我不认为尘埃云可以被排除出去。
显然，对于这颗正在膨胀的红彤彤的未来超新星，我们还需要了解很多。现在它离太阳太近了，无法观测，但我打赌在夏末，当它在早晨升得更高时，天文学家将再次开始观测它。
【科学|参宿四褪色是因为超大的太阳黑子吗？】这颗大得奇怪的超巨星接下来会发生什么呢？我们很快就会知道的。

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图源：nationalgeographic
作者：phil-plait
FY: Alkaid虞
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