巨星斑可能是巨星槟榔变暗的原因

2021-12-20 11:20:00殷毓剑导读猎户星座中的一颗璀璨的恒星Betelgeuse，由于亮度异常强烈地下降，榔变近几个月来一直吸引着天文学家。原因科学家们一直在讨论许多试图解释其行为的巨星

猎户星座中的一颗璀璨的恒星Betelgeuse，由于亮度异常强烈地下降，榔变近几个月来一直吸引着天文学家。原因科学家们一直在讨论许多试图解释其行为的巨星场景。现在，榔变由马克斯·普朗克(Max Planck)天文研究所的原因Thavisha Dharmawardena领导的研究小组表明，槟榔岛表面上最可能出现的巨星异常大的恒星斑点导致了变暗。他们的榔变结果排除了先前的猜测，那就是原因最近被Betelgeuse喷出的尘埃，这使恒星变得模糊。巨星

像Betelgeuse这样的榔变红色巨星经常经历亮度变化。然而，原因在2019年10月至2020年4月之间，槟榔色的光度急剧下降至其正常值的40%，这令天文学家感到惊讶。科学家已经开发出各种情况来解释恒星亮度的这种变化，这是肉眼可见的，距离地球将近500光年。一些天文学家甚至猜测即将到来的超新星。海德堡马克斯·普朗克天文学研究所的Thavisha Dharmawardena领导的国际天文学家团队现已证明温度变化在光球中，即恒星的发光表面，导致亮度下降。引起这种温度变化的最可能的原因是巨大的酷星点，类似于黑子，但它覆盖了恒星表面的50%至70%。

Dharmawardena解释说：“在生命的尽头，星星变成了红色巨人。”“随着燃料的耗尽，恒星释放能量的过程发生了变化。”结果，它们会膨胀，变得不稳定并在数百甚至数千天的周期内脉动，我们将其视为亮度波动。槟榔是所谓的红色超级巨星，与我们的太阳相比，它的恒星质量大20倍，大约大1000倍。如果放置在太阳系的中心，它将几乎到达木星的轨道。

由于其大小，恒星表面上的引力小于质量相同但半径较小的恒星上的引力。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并发展为天文学家称之为尘埃的化合物。这就是红色巨星是宇宙中重元素的重要来源的原因，行星和活生物体最终从中起源。天文学家以前曾认为吸光粉尘的产生是亮度急剧下降的最可能原因。

为了验证这一假设，Thavisha Dharmawardena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·克莱克·麦克斯韦望远镜(JCMT)的新数据和档案数据。这些望远镜从亚毫米波的光谱范围内测量辐射(太赫兹辐射)，其波长是可见光的一千倍。天文学家已经用它们看不见了一段时间，以研究星际尘埃。特别是冷尘以这些波长发光。

东亚天文台的史蒂夫·迈尔斯(Steve Mairs)说：“令我们惊讶的是，即使在亚毫米波范围内，槟榔也变暗了20%”。经验表明，这种行为与灰尘的存在不相容。为了进行更精确的评估，她和她的合作者计算了粉尘在此光谱范围内对测量的影响。事实证明，亚毫米范围内亮度的降低的确不能归因于粉尘产生的增加。相反，恒星本身一定引起了被测天文学家的亮度变化。

物理定律告诉我们，恒星的光度取决于其直径，尤其取决于其表面温度。如果仅减小恒星的大小，则在所有波长下的发光度均等地减小。但是，温度变化对沿电磁波谱发射的辐射的影响不同。根据科学家的说法，因此在可见光和亚毫米波中测得的变暗现象证明了Betelgeuse的平均表面温度降低了，他们在200 K(或200°C)时将其量化。

“但是，温度分布不对称的可能性更大，”欧洲南方天文台(ESO)的合著者Peter Scicluna解释说。“从2019年12月开始，相应的Betelgeuse高分辨率图像显示出亮度变化的区域。与我们的结果一起，这清楚地表明了巨大的星点覆盖了可见表面的50%至70%，并且其温度低于明亮的光球”。恒星斑点在巨型恒星中很常见，但规模不大。关于他们的一生并不清楚。但是，理论模型计算似乎与Betelgeuse亮度下降的持续时间兼容。

我们从太阳知道斑点的数量在11年的周期中增加和减少。无论是巨型恒星具有类似的机理尚不清楚。这可能是以前的亮度最小值，也比前几年更明显。Dharmawardena总结道：“未来几年的观察将告诉我们，槟榔色亮度的急剧下降是否与斑点周期有关。无论如何，槟榔色仍将是未来研究的令人兴奋的对象。”