你真酷，參宿四！

這幾個月，年邁的恆星參宿四受到了很多關注，這是因為這顆鄰近的紅超巨星看起來比平時更暗淡。參宿四（通常）是夜空中最亮的紅超巨星，專業的天文學家和業餘天文愛好者都能夠通過追蹤其隨時間變化的亮度，來繪製其亮度曲線。因為恆星所發射的光本身並不是單色的，所以恆星亮度通常需要通過測量特定的波長來實現。而V波段的波長約為550奈米，與人眼的可見光波長非常接近。

參宿四的彩色合成影象，傳言參宿四是一顆即將爆發的紅超巨星。

2019年12月7日，一組天文學家觀測到參宿四的亮度為1.12星等，而與其典型值為0.2-0.3星等相比，這是50多年以來最暗的數值（由於歷史原因，星等數值越高，恆星越暗淡）。隨著時間推移，參宿四的亮度不斷下降，並在1月30日(1.61星等)達到有史以來的最低值。此時，也有人認為參宿四變暗的過程正在減緩。

參宿四要“死”了嗎？

許多科學界人士和公眾將參宿四不穩定的亮度變化解釋為是超新星即將爆發的跡象，如果參宿四爆發，這顆超新星將可直接被肉眼觀測到並且可能持續數日之久。雖然這是一個令人興奮的解釋，但也是最不可能的一種解釋。與之相反，許多人認為變暗的原因可能是由於參宿四本身的構成所導致。具體來說，就是參宿四的表面變化可以暫時地降低其表面溫度，而根據黑體發射定律，這將使其所發射的一些光的波長變長，而使得在V波段下無法被觀測到。

參宿四是一顆距離太陽650光年之遠的明亮可見的紅超巨星，此處圖片是由赫歇爾天文臺拍攝的紅外影象[ESA/Herschel/PACS/L. Decin et al.]

參宿四的低溫今天這篇文獻的作者試圖研究參宿四的溫度究竟有多低，它的低溫是否能夠解釋這一它在夜空中變暗了。2020年2月15日，研究者通過位於亞利桑那州的口徑4.3米的羅威爾探索望遠鏡開始對這顆紅巨星進行分光光度分析。“分光光度法”僅僅表示測量天體的光譜，也就是其亮度根據波長的變化。

（銀河系中最大的星團之一的插畫，星團中央包含了14顆紅巨星[NASA, ESA and A. Schaller(for STScI)]）

研究者選取了一個包括參宿四在內的由74顆銀河系紅巨星所組成的樣本，並預測了它們的表面溫度。他們採用了一種常用的方法，測量星體中氧化鈦的吸收譜線的強度並將測量值與星體大氣模型所產生的預測值相比較。他們比較了參宿四在2020年2月的光譜和上次在2004年3月觀測中所取得的光譜。在2004年的觀測中，參宿四的星等是0.5，大約比2020年2月15日的亮度高1.1個星等。其2004年所對應的表面溫度為3,650 K，而2020年的表面溫度為3,600K。研究者注意到儘管它在2020年的星等比2004年的要低很多，它的光譜卻幾乎沒有變化（圖一）。

圖一: 2004年的分光光度（紅線）和2020年的分光光度（黑線）顯示出了明顯的亮度下降。氧化鈦吸收譜線在X軸上可被看作峰值在~4800, ~5000, and ~5900 Å[ Levesque & Massey 2020]

更強的氧化鈦吸收譜線帶與更低的表面溫度具有相關性。研究者進一步比較了參宿四的表面溫度和樣本中其他已知紅巨星的表面溫度，結論為參宿四2020年的溫度相比2004年略有下降。需要注意的是，每一個被測量到的溫度的邊際誤差都約為~25K，因此真正的溫差可能更高或者更低。

作者們發現參宿四的溫度並沒有隨著其變暗的程度而成比例下降。如果是因為地表對流的影響，那麼溫度的差異據估計應會大於50k（開氏溫度）。這意味著在參宿四表面上短暫的“寒冷”期可能不是造成參宿四亮度下降的主要原因，一定還有其他的影響在起作用。

圖1：2004年(紅色)和2020年(黑色)的參宿四分光光度測定顯示在x軸的波長範圍內，y軸上的通量明顯減少。TiO 線在x軸上的峰值分別達到~4800、~5000和~5900 Å最明顯的時候可以被觀察到 [Levesque & Massey 2020]。

時間軸上的塵埃

作者們沿著參宿四的光線還測量了其塵埃含量,因為這提出了其變暗的另一個可能解釋。從參宿四品質損失中產生的環繞恆星的塵埃可能掩蓋了其發出的光,從而顯得暗淡。雖然在2004年到2020年之間發現塵埃的量並沒有明顯變化,但作者們仍然相信這個結論為塵埃吸收提出了一個特定的模型。

但是觀察顯示RSG品質損失產生的塵埃比這個典型塵埃模型所預測的塵埃有著更大的粒徑。環繞恆星的塵埃組成的大顆粒會產生一個使其變的更“灰”的滅絕效應，吸收著整個光譜中的光而不是單純的藍光。因此，這大粒徑的塵埃將會導致與參宿四V波段星等改變相一致的變暗效果。

今年的2月22日,在這份天文學家的電報中指出參宿四正式停止變暗，並且事實上它已經開始逐漸變亮。大量的多波長觀察,特別是在紫外線和紅外線範圍內的觀察是需要利用參宿四上發生的某件激動人心的活動變化所透露出的光而發現的。天文學家們正在目不轉睛的盯著未來可能發生的諸如此類的事件。儘管參宿四可能不再會成為我們聚光燈下的焦點，但是我仍將繼續記錄，因為我一直覺得，這很酷！

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Astrobites-suya，111，Bream