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    紅超巨星參宿四的亮度變暗后再變亮,是否有超新星爆炸的可能?

     艾伯史密斯 2020-02-28

    最新觀測數據表明,參宿四在前面一年內亮度變暗后再次變亮,參宿四是一顆紅超巨星,處于恒星演化的末期,未來將會以超新星的方式結束恒星時期,根據科學家的推測,近期參宿四爆炸的可能性不大,未來爆炸只是時間問題。


    天文觀測表明,參宿四(獵戶座 α 星,大約20倍太陽質量)從2019年1月到12月期間,亮度出現明顯變暗,視星等從0.5下降到1.5,目前參宿四又開始變亮,暗示著參宿四表面正在發生劇烈變化。

    一顆恒星在主序星時期,主要進行著氫元素的聚變反應,其中以質子鏈(PP鏈)為主,也就是以兩個質子的核反應開始的連鎖反應,最終生成氦核,對于中小質量的恒星(比如我們太陽)來說,核反應基本就到此為止,當氫元素反應殆盡后就會演化為白矮星。

    但是對于大質量的恒星,由于內部具有更高的溫度和壓力,在經過質子鏈生成氦核之后,氦核會繼續發生聚變,最終引發碳氮氧循環(CNO循環),CNO循環過程將會釋放大量能量,這也是宇宙中除了氫氦之外,還存在大量碳氮氧的原因。

    大質量恒星繼續演化,恒星的氫元素將會越來越少,碳氮氧循環將會越來越劇烈,恒星內部的溫度越來越高,于是恒星外殼發生膨脹,逐漸演化為紅巨星,這就是目前參宿四所處的階段。

    由于碳氮氧循環過程十分不穩定,此階段的紅巨星將會出現亮度的周期性波動,比如參宿四從1970年以來的亮度變化如下:

    參宿四就是以這樣一種不穩定的狀態,來實現和自身引力的動態平衡,一旦核聚變的燃料消耗殆盡,重力將會徹底打破這種動態平衡,恒星質量越大,燃料消耗也就越快,對于參宿四來說,紅超巨星階段大約會持續10萬年的時間,當碳消耗完后,下一步的核聚變只能持續大約1000年的時間,然后將會爆發超新星。

    天文學家推測,此次參宿四的亮度變化是由于對流造成,恒星內部物質被加熱后上升到表面,冷卻后再沉入恒星內部,并形成周期性循環,有點類似太陽黑子的原理,只不過參宿四外層密度比太陽小很多,使得參宿四的單個對流區域變得非常大,甚至可以覆蓋恒星的大部分表面積,所以參宿四會出現明顯變暗和變亮的情況。

    此次參宿四的亮度變暗后再次變亮,屬于正常的波動范圍,并不能以此得出“參宿四快爆炸”的結論,不過從概率上說,未來數萬年內的任何一天,參宿四都有爆炸的可能,至于在我們有生之年是否能看到,就純屬運氣了!


    如果參宿四爆炸會怎么樣?

    參宿四爆炸時,瞬間會釋放巨大的能量,絕對亮度超過太陽的1000億倍,好在參宿四距離地球640光年,對地球的影響非常有限,不過再地球上觀察也是相當壯觀的,屆時亮度將和滿月差不多,在白天都肉眼可見,整個肉眼觀測過程將會持續數月。

    超新星爆炸最危險的一點,就是最后留下的中子星或者黑洞,將會產生超高能量的噴流,一旦噴流掃過太陽系,將會對地球生命產生極大威脅,好在參宿四的自轉軸與太陽系位置相差了20多度,即便產生一顆中子星,其噴流也不會直接掃過地球。

    據估計,在我們銀河系中,平均每個世紀都會發生兩次超新星爆炸,但是一部分超新星位于銀河系另外一側,我們在地球上根本看不到,最近一次肉眼可見的銀河系超新星,是1604年10月爆發的開普勒超新星,距離地球1.3萬光年。


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