参宿四神秘变暗是由于覆盖表面70%的恒星斑所致

　　据国外媒体报道，目前，天文学家称，今年早些时候，红色超巨星参宿四开始变暗，这可能是由于恒星斑覆盖其表面70%的面积所致。

　　参宿四位于猎户座，距离地球500光年，是夜空最明亮的恒星之一，但到2020年4月，它的亮度已下降至正常水平的40%，从而人们猜测它可能演变成超新星。

　　超新星是一颗巨大恒星，进入生命尽头时将大多数质量排入太空的爆炸产物，恒星逐渐变暗是可能成为超新星的迹象。今年4月之后，参宿四开始再次变亮，排除了成为超新星的可能，因此天文学家开始寻找一种新的理论来解释这种不同寻常的恒星变暗现象。

　　一种主流理论认为，一团巨大的尘埃和气体云在地球和参宿四之间移动，遮蔽了大质量恒星的部分视野。马克斯普兰克研究所的工作人员指出，事实并非如此，这种“恒星变暗”是由于巨大的“冷星斑”造成的，“冷星斑”覆盖了恒星表面70%的面积，从而降低了恒星的温度。

　　研究报告作者Thavisha Dharmawardena和同事指出，恒星斑在巨大恒星上并不罕见，但是参宿四上的星斑异常大。像参宿四这样的红巨星经历了频繁的亮度变化，这就是为什么我们花了几个月的观察来确定该事件是不同寻常的。在2019年10月至2020年4月之间，参宿四的光度骤降到正常值的40%，这使得天文学家感到惊讶。

　　科学家提出许多方案解释这颗恒星亮度的变化，该恒星在500光年范围内肉眼可见。Thavisha Dharmawardena称，光球层（恒星发光表面）的温度变化导致参宿四的可见亮度下降，该温度变化可能源自巨大的冷恒星黑子，类似于太阳黑子，它覆盖了恒星表面50-70%的面积。

　　Thavisha Dharmawardena说：“在它们的生命末端，恒星会演变成为红巨星，当它们的燃料耗尽时，恒星释放能量的过程就会发生变化，由于这些变化的恒星膨胀，在几年的时间里，恒星亮度不稳定并出现亮度波动。参宿四是一颗红巨星，与太阳相比，它的质量大约是太阳的20倍，体积大约是太阳的1000倍。”

　　如果参宿四位于太阳系中心，其边缘将抵达木星轨道，由于它的体积非常庞大，恒星表面引力小于质量相同、半径较小的恒星，因此像这样的恒星很容易外层产生亮度脉冲。

　　当释放的气体冷却下来，就会形成天文学家称为星际尘埃的化合物，星际尘埃是宇宙较重元素，是恒星和行星形成的主要来源。之前天文学家认为，吸光尘埃是恒星亮度急剧下降的最可能原因。

　　为了验证这一假设，Thavisha Dharmawardena和同事评估了阿塔卡马探路者实验和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜的最新观测数据，这些望远镜测量光谱范围为亚毫米波辐射，其波长是可见光的1000倍。

　　恒星亮度变化对于人类肉眼是不可见的，天文学家使用恒星亮度变化研究星际尘埃已有一段时间了，因为冷尘埃会发出一定波长的光。东亚天文台的史蒂夫·马尔斯称，让我们吃惊的是参宿四在亚毫米波长范围内变黑了20%。

　　经验表明，恒星亮度变暗与星际尘埃的存在是不匹配的，为了进行更精确的评估，研究小组计算了尘埃在该光谱范围内对测量数据的影响，事实证明，亚毫米范围内的亮度下降确定不能归咎于星际尘埃的增多。

　　天文学家依据2019年10月至2020年4月之间观测的恒星亮度变化数据，认为恒星亮度变化一定是恒星自身造成的。研究人员称，物理定律告诉我们，恒星的亮度取决于恒星直径，尤其是表面温度，只要恒星体积减少，光度在所有波长内都会同样减小。

　　然而，恒星温度变化对电磁波谱辐射的影响是不同的。科学家表示，在可见光和亚毫米波下测量恒星亮度变暗，是参宿四平均表面温度下降的证据。

　　研究报告合著作者、欧洲南方天文台彼特·希克卢纳解释称，不对称的温度分布更有可能出现，2019年12月参宿四的高分辨率图像显示出不同亮度区域。

　　综合研究结果，可清晰地表明巨大恒星斑覆盖了恒星表面50-70%，其温度比明亮的光球层更低。恒星斑在巨星中很常见，但存在大小差异，人们对恒星斑了解并不多，然而理论模型的计算似乎与参宿四亮度下降的持续时间相一致。

　　众所周知，太阳黑子数量变化是以11年为一个周期，巨星是否存在类似的机制尚不清楚，参宿四的最新观测可能是之前亮度的最小值。Thavisha Dharmawardena说：“未来几年的观测将告诉我们参宿四的亮度急剧下降是否与黑子周期有关，无论如何，未来参宿四仍将是天文观测一个令人兴奋的目标。”这项最新研究报告发表在近期出版的《天体物理学杂志通讯》上。（叶倾城）