参宿四上的尘埃和寒流可以解释为什么这颗巨星会变暗

这些图像显示了参宿四在其大变暗之前和期间的情况，正如智利的甚大望远镜所看到的那样。从左到右，这些照片分别拍摄于2019年1月、2019年12月、2020年1月和2020年3月。这颗恒星在其南半球变得越来越暗。到2020年4月，恢复正常。

2019年底，当天空中最亮的恒星之一参宿四变暗几个月时，世界各地的天文学家都感到震惊。谣言四起，说这颗恒星即将变成超新星。它没有。但是关于正在发生的事情的争论爆发了。现在，最新发布的“大变暗”之前和期间拍摄的图像表明发生了什么：恒星表面冷却并引发了暂时阻挡其光线的尘埃云。

比利时鲁汶大学的天体物理学家EmilyCannon说：“这是我们可以利用现有数据获得的最佳解释……无需将我们的宇宙飞船飞到参宿四，看看那里发生了什么。”

Cannon及其同事使用位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜上的SPHERE仪器拍摄了一年多的参宿四快照。偶然地，该团队在2019年1月，即变暗开始前几个月拍摄了这颗恒星的图像，并可以将该图像与2019年12月以及2020年1月和2020年3月拍摄的其他图像进行比较。

研究小组在6月16日的《自然》杂志上报告说，变暗并没有均匀地分布在参宿四的表面。一个黑色斑点集中在恒星的南半球。然后，研究人员对这颗恒星进行了计算机模拟，其中包括结合动态气泡如何在其表面下不断搅动，以找出对变暗发生方式的最可能解释。

早期对这颗恒星的观测将天文学家分为两个阵营(SN:11/29/20)。一组人认为一团尘埃挡住了参宿四的光(SN:3/12/20)。另一个人认为没有足够的灰尘证据，变暗是由于参宿四表面的暂时冷却。

天体物理学家MiguelMontargès说，既然他看到了他的团队的数据，他就站在了两个阵营中。“最自然的结论是这两个事件都发生了，”巴黎天文台的蒙塔格斯说。

该团队的假设是，在2019年末，由于表面等离子体的正常搅动，参宿四的南半球形成了一个临时的冷斑，冷却导致恒星的光线变暗。然后，冷斑使从恒星表面释放的气体冷却到足以形成尘埃颗粒，从而进一步阻挡了恒星的光。

西雅图华盛顿大学的天体物理学家EmilyLevesque说：“你开始获得失控效应”，这使得更多的尘埃更容易形成。她没有参与这项研究，但在同一期《自然》杂志上发表了一篇评论。随着尘埃的散去，星光再次透了进来。

一些天文学家仍然不相信尘埃是答案的一部分。德国海德堡马克斯普朗克天文学研究所的天体物理学家ThavishaDharmawardena说，图像和模拟并不能证明那里有尘埃。“这种讨论将继续下去，直到我们获得灰尘的直接证据，”Dharmawardena说，他在大暗淡期间一直在寻找——但未能找到——灰尘的迹象。

Montargès认为使用其他技术很难看到灰尘。“当人们说他们没有看到新的尘埃时，我认为他们错了，”他说。“就是他们的数据不允许他们看到。”

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两位研究人员都认为，智利的阿塔卡马大毫米阵列可以打破僵局。由于COVID-19大流行，该望远镜去年夏天停止使用，而当时它的观测结果最有用。今年夏天计划进行更多观察，如果灰尘仍然存在，ALMA应该会看到它。

尽管如此，“如果我们无法识别它，那并不是因为它不存在，”Montargès说。“那是因为我们来得太晚了。”

Levesque说，参宿四的观测可能有助于天文学家识别其他恒星中类似的变暗事件。参宿四是地球上最近的红超巨星，是超新星爆炸前恒星生命周期的晚期阶段。虽然尘埃并不能预示爆炸，但它可能是这些恒星在死亡前如何失去质量的一部分。

那么参宿四什么时候会大放异彩呢?“不是今天，”Montargès说。“每一天，我们都离爆炸更近了，这是肯定的。我认为参宿四不是明天，甚至不是我们有生之年。”