高分辨近紅外光譜揭秘紅超巨星參宿四神秘變暗真正原因

　　參宿四神秘變暗事件曾引發輿論熱議，眾人紛紛猜測，參宿四即將發生超新星爆發。然而，最新研究卻否定了這一猜測。

　　中國科學院國家天文臺等單位的研究人員對從山東大學威海天文臺獲得的高分辨率近紅外光譜進行了分析，研究結果揭示，表面被巨型黑子覆蓋才是紅超巨星參宿四神秘變暗真正原因。相關成果8月5日在線發表于《自然·通訊》雜志。

　　參宿四又稱為獵戶座α星，是一顆位于獵戶座肩部的紅超巨星，它在夜空中異常明亮，肉眼清晰可見。

　　雖然根據預期，參宿四還有近10萬年的演化史，但是2019年10月至2020年2月之間，參宿四出現了神秘的變暗現象，吸引了全世界天文學家和公眾的關注與想象。這是參宿四近50年來被觀測到的最顯著的一次變暗現象。它變暗了約一個星等，即亮度減弱2.5倍，在夜空中肉眼可辨。

　　當時很多科學家猜想，或許是參宿四經歷了超新星爆發前期，已經走到生命的最終階段；也有天文學家認為，塵埃云遮擋了參宿四的光亮；更有科學家給出的解釋稱，這次變暗是恒星光球亮度的變化引起的。

　　參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星，因此近紅外波段是研究參宿四這類紅巨星最合適的觀測波長。研究人員從山東大學威海天文臺獲取了參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜，并對其進行仔細分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段。

　　“憑借我們的光譜分析優勢，我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因。”論文通訊作者、中科院國家天文臺研究員趙剛說。

　　進行光譜分析時，研究人員還開發了一種特殊的方法來確定紅巨星的有效溫度。 “我們的新方法是基于對光譜中二氧化鈦和CN分子線的測量。恒星溫度越低，其大氣中形成和存在的分子就越多，恒星光譜中的分子線也就越強。在更熱的大氣中，分子很容易分解，無法存在。”論文第一作者、中科院國家天文臺的索菲婭·阿列克謝娃博士說。

　　“我們發現，2020年1月31日，參宿四在最低光度下的有效溫度是3476開（K）。然而，亮度恢復后的2020年4月6日，其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現象。”索菲婭·阿列克謝娃說。

　　那么，究竟是什么導致了參宿四有效溫度下降170K呢？

　　阿列克謝娃說，原因可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個眾所周知的現象。這些黑子很可能是對流流動或冷對流元形成的，并廣泛存在于這些恒星中。雖然我們知道紅超巨星存在黑子現象，但大多數黑子并不足以引起這種恒星亮度變化。

　　趙剛表示，這一發現將有助于更好地理解紅超巨星的性質，紅超巨星是宇宙中重元素豐度增加的主要貢獻者。