马克斯·普朗克学会马库斯·尼尔博克著 红色超级巨人:艺术家对参宿四的印象
它的表面被大的星点覆盖，这降低了它的亮度
在脉动过程中，这些恒星定期向周围释放气体，气体凝结成尘埃
信用:MPIA图形部门 参宿四是猎户座中的一颗亮星，最近几个月一直吸引着天文学家，因为它的亮度下降异常强烈
科学家们一直在讨论一些场景，试图解释它的行为
现在，由马克斯·普朗克天文研究所的塔维沙·达玛沃德纳领导的一个小组已经表明，参宿四表面异常大的恒星点很可能导致了这种变暗
他们的结果排除了先前的推测，即它是最近由参宿四喷射出的尘埃，使恒星变得模糊
像参宿四这样的红巨星经历频繁的亮度变化
然而，参宿四的光度在2019年10月至2020年4月间显著下降至正常值的40%左右，这让天文学家感到惊讶
科学家们开发了各种各样的场景来解释这颗恒星亮度的变化，这颗恒星肉眼可见，距离我们将近500光年
一些天文学家甚至推测即将发生超新星爆发
由海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的塔维沙·达玛沃德纳领导的一个国际天文学家小组现在已经证明了光球层的温度变化，即
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恒星的发光表面导致亮度下降
这种温度变化最可能的来源是巨大的冷恒星点，类似于太阳黑子，然而，它覆盖了恒星表面的50%到70%
“在他们生命的末期，恒星会变成红巨星，”达玛沃德纳解释道
“随着它们的燃料供应耗尽，恒星释放能量的过程也随之改变
“结果，它们膨胀，变得不稳定，并以数百甚至数千天的周期脉动，我们认为这是亮度的波动
参宿四是一颗所谓的红色超级巨星，它比我们的太阳大20倍，大约大1000倍
如果放在太阳系的中心，它几乎可以到达木星的轨道
由于它的大小，恒星表面的引力小于相同质量但半径较小的恒星
因此，脉动可以相对容易地喷射出这种恒星的外层
释放的气体冷却下来，发展成天文学家称之为尘埃的化合物
这就是为什么红巨星是宇宙中重元素的重要来源，行星和生物最终就是从它们进化而来的
天文学家以前认为光吸收尘埃的产生是亮度急剧下降的最可能原因
亮暗:参宿四的这些高分辨率图像显示了在其变暗之前和期间其表面可见光的亮度分布
由于不对称，作者得出结论，有巨大的明星盆
这些图像是由欧洲南方天文台的球面照相机拍摄的
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montarès et al
为了验证这个假设，塔维沙·达玛沃德纳和她的合作者评估了来自阿塔卡马探路者实验(APEX)和詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜(JCMT)的新的档案数据
这些望远镜测量亚毫米波(太赫兹辐射)光谱范围内的辐射，其波长是可见光的一千倍
一段时间以来，天文学家一直用肉眼看不见的东西来研究星际尘埃
特别是冷尘埃在这些波长下会发光
“让我们惊讶的是参宿四在亚毫米波段也变暗了20%，”参与这项研究的东亚天文台的史蒂夫·梅尔斯报道
经验表明，这种行为与灰尘的存在是不相容的
为了进行更精确的评估，她和她的合作者计算了在这个光谱范围内灰尘对测量的影响
事实证明，亚毫米范围内亮度的降低不能归因于灰尘产生的增加
相反，恒星本身一定导致了天文学家测量的亮度变化
物理定律告诉我们，恒星的光度取决于它的直径，尤其是它的表面温度
如果只是恒星的尺寸减小，那么所有波长的光度都会相等地减小
然而，温度变化对沿电磁波谱发射的辐射有不同的影响
根据科学家的说法，可见光和亚毫米波中测量到的变暗是参宿四平均表面温度降低的证据，他们将其量化为200 K(或200 C)
“然而，不对称的温度分布更有可能，”欧洲南方天文台的合著者彼得·西克卢纳解释道
“2019年12月参宿四的相应高分辨率图像显示了不同亮度的区域
与我们的结果一起，这清楚地表明巨大的星点覆盖了50%到70%的可见表面，并且比更亮的光球层温度更低
“星点在巨星中很常见，但不是这个规模
人们对他们的一生知之甚少
然而，理论模型计算似乎与参宿四亮度下降的持续时间相一致
我们从太阳上知道，斑点的数量在11年的周期中增加和减少
巨星是否有类似的机制还不确定
这一现象的一个迹象可能是之前的亮度最小值，它也比之前几年的亮度值更明显
“未来几年的观测将告诉我们参宿四亮度的急剧下降是否与光斑周期有关
无论如何，参宿四仍将是未来研究的一个令人兴奋的对象，”法界总结道
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