2022年9月7日 星期三

紅超巨星參宿四,兩千年前並不是紅色!

Image©Rogelio Bernal Andreo/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0) 

獵戶座一等亮星,也是杜甫「動如參與商」主角之一的參宿四(Betelgeuse),如今已在演化末期,這顆直徑比太陽大八百倍左右的紅超巨星現在是紅色,不過它曾經是一顆龐大的藍白色O型主序星,質量約為太陽的 16.5-19倍,而它變成紅色只不過是最近大約兩千年前的事,在兩千年前,參宿四還是一顆黃色的亮星呢!

德國弗里德里希席勒大學(Friedrich Schiller University)天文物理學家 Neuhäuser 教授所領導的團隊在一項研究中,將 236顆肉眼可見恆星(V≤3.3mag)放在赫羅圖上,找出位於赫氏空隙者,並透過不同時期的歷史文獻紀錄,來找出在過去幾千年裡顏色有明顯變化的恆星。結果發現,參宿四過去的顏色與現在(紅色,B - V = 1.78 ± 0.05 mag)明顯不同。根據漢朝司馬遷(西元前145年~前1世紀)《天官論》和古羅馬的希吉努斯(Hyginus,約西元前 64年~17年)《De Astronomia》中的記載,參宿四的顏色其實比較接近土星(B - V = 1.09 ± 0.16 mag)的黃色,顯示它很可能剛離開紅巨星分支底部不到一千年,理論上恆星在這段期間裡的顏色會快速變化。到了16世紀,丹麥天文學家第谷(Tycho Brahe)的觀察記錄則顯示參宿四的顏色已經比畢宿五還紅,現在則更紅、更接近心宿二或火星。至於心宿二,在過去三千年裡它的顏色大致沒有改變,都是紅色,而弧矢一(大犬座δ)在歷史紀錄上為白色,但現在則是黃色。

像參宿四這樣已經幾乎耗盡核心氫的恆星,現在只能靠氦融合成碳和氧所釋出的能量來支撐整顆恆星的壓力,並膨脹成巨大的超巨星,之後便會發生超新星爆炸,核心可能會塌陷成中子星。

幾年前天文學家曾發現參宿四的亮度變暗,一時廣被媒體炒作,宣傳成隨時會發生超新星爆炸,但實際上並不會。天文學家口中的「近期」並非「人類歷史尺度」上的近期,而是恆星演化動輒以億年計的「近期」,所以它真正發生爆炸的時間我們並不知道,連它是何時變成紅超巨星的都不太清楚,目前最佳的估計是大約 4萬年前,而超新星爆炸則會在大約 150萬年後。

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 516, Issue 1, October 2022, Pages 693–719, https://doi.org/10.1093/mnras/stac1969

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