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参宿4什么时候爆炸(参宿4)

参宿4什么时候爆炸(参宿4)

参宿四又变亮了!比之前亮了4倍多,是要发生超新星爆发吗?

参宿四是夜空中最容易看到的明亮恒星之一,它就在猎户座的左肩部位。

在整个夜幕的恒星中,参宿四的亮度可以排到第十位,视星等多数时刻为0.5等,但是这颗常见的大星的亮度却有着很大的变化,特别是最近的两年中,这颗星体的亮度就出现了显著的变化。

在2021年下半年开始,参宿四逐步变暗,最暗的时刻,光度只有平时的36%,对于其变暗的原因,也有多种解释,其中不乏参宿四即将发生超新星爆发的推测。

但是在2022年上半年开始,参宿四又开始逐步变亮,至2022年10月份前后又恢复到正常状态,但是参宿四却并没有因为光度恢复正常而停下变亮的脚步,而是仍然在持续不断地变亮,今年5月中旬时,有天文机构认为,参宿四的亮度已经从正常状态变亮了50%,并且仍然在继续变亮中,这说明这两年中参宿四的亮度变化高达4倍多,在全天幕的明亮恒星中十分罕见。

可以假想一下,太阳也是一颗恒星,假如太阳的亮度变化也出现参宿四这样的情况,那对地球生命来说是绝对难以承受的,所以我们必须要庆幸地球存在于太阳系的宜居带中,像参宿四那样光度变化非常大的恒星,应该根本不存在宜居带。

这是因为太阳正处于恒星主序星阶段的稳定时期,而参宿四是一颗变星,正处于红超巨星的末期阶段,恒星活动非常不稳定,时而非常剧烈,时而又比较平缓,观察发现它有一定的活动周期,光度也会随着出现周期性变化,其星体活动剧烈的时候光度会大大增加,平缓的时候光度会相对变弱。

参宿四的质量相当于太阳的11.6~20倍左右,氢元素聚变为主的阶段已经结束,氦闪的阶段也早已过去,已经进入红超巨星阶段的参宿四直径大致是太阳的684~1172倍,体积大约是太阳的3亿~16亿倍。

如果把它放到太阳系的中心位置,那么,水星、金星、地球和火星都只能在这颗恒星内部运行,甚至连木星的轨道也会被它吞噬。

如今参宿四内部大概率正在进行铁以下的重元素的聚变,当它开始进行铁元素的聚变的时候,它就会发生超新星爆发,之后成为一颗中子星。

参宿四距离我们太阳系至今没有特别准确的数据,判断距离在200~740光年之间,一般认为其大约为640光年。

两年中亮度变化相差4倍多,参宿四真的要发生超新星爆发吗?如果参宿四真的发生超新星爆发,其光度将陡增数十万倍,我们看上去它就要赶上月亮的亮度了,有天文学家预估称参宿四爆发后,它最亮时的亮度在地球上看甚至可以达到满月(视星等-12.4)的 3 倍,即使在白天也能看见它。

甚至还有人推测认为它最亮时视星等可达-17,是满月亮度的一百多倍。

而如果它爆发时两极中的一极朝向地球方向的话,那它的伽马射线爆将会在数百年后来到地球,这些高能光子将如同太阳风那样激发出地球大气层中的极光现象。

不过,以人类现有的天文学理论知识,还不足以在时间上准确预测恒星的超新星爆发现象,所以虽然知道参宿四距离超新星爆发不远了,但还并不能准确出其爆发时间,它有可能已经爆发了,也有可能继续存在一百万年。

#所见所得,都很科学#

比太阳大7亿倍:危险的参宿四,随时可能爆炸?科学家给出了时间

冬夜最惊艳的星座是猎户和它附近的天狼星,但从去年2019年底以来,猎户座中最耀眼的参宿四就开始了它的表演,亮度急剧变暗,一时间网上就充斥着参宿四即将超新星爆炸的说法,而在2020年时参宿四亮度急剧增加,似乎爆炸随时可能发生!

但从2020年初恢复亮度到现在,似乎参宿四又开始稳定发光,但它仍然发出和其他恒星不一样的诡异红光,它到底会不会爆炸,万一超新星爆发对地球有何影响?

红圈处就是参宿四

我们先给出答案,有科学家认为它还处在氦燃烧早期,暂时不会爆炸,这又是啥意思?

参宿四,距离地球最近的潜在超新星

参宿四很大,到底有多大呢?一句话可以形容,假如将它放在太阳系中间的话,它的半径可以到达木星轨道附近,它的体积是太阳的7亿倍。而且它是第二颗被确定角直径的恒星(第一颗当然是太阳了),1920年天文学家测量出了它的角直径。

不过参宿四的距离和实际大小误差很大,比如角直径在0.043~0.056角秒之间,质量在太阳的14~20倍左右,距离则从180~1300光年不等,所以一直以来参宿四真正的大小和距离都很少有准确数字出现,不过现代天文学基本可以确定,它比太阳大,而且大很多很多。

天文学家认为,参宿四的年龄只有1000万年左右,越大质量的恒星演化越快,它已经进入演化的末期,红巨星阶段,赫歇尔在1836年就发现了参宿四的光度变化,周期变化不确定,忽亮忽暗,最亮时可达0.2等,最暗时只有1.2等!

参宿四光变

参宿四这种亮度变化属于半规则变星,这是中期和晚期的红巨星或者超巨星不稳定燃烧的发光特征,根据恒星演化模型,这个阶段中的某个时候就是超新星爆发的阶段!

2019~2020光变化曲线

因此2019~2020年参宿西的至暗时刻,很多媒体都猜测参宿四马上就要超新星爆炸了,人类将目睹这一千古奇观,因为参宿四距离地球不是特别远,所以我们能看得非常清楚!

什么是氦燃烧阶段,距离超新星爆发还有多久?

澳大利亚国立大学(ANU)的梅里迪斯·乔伊斯(Meridith Joyce)博士领导一个团队对参宿四诡异的光变进行了研究,认为参宿四尽管最近出现了亮度急剧变化,但仍然可能还处在红巨星中的氦燃烧早期阶段,距离超新星爆发还早!

什么是氦燃烧?

一颗恒星从开始形成到寿命结束,它会经历几个阶段:

1、氢燃烧阶段:主序星阶段,只要是恒星都会经历的阶段2、氦燃烧阶段(红矮星不会经历,黄矮星、蓝矮星、蓝巨星都会经历)3、氦-4 → 铍-8 → 碳-12 → 氧-16 → 氖-20 → 镁-24 → 硅–28 → 硫–32 → 氩–36 → 钙–40 → 钛–44 → 铬–48 → 铁–52 → 镍–56,氦燃烧后的恒星内核核聚变过程

恒星仅仅在内部一小块地方才能在引力坍缩的作用下致高温高热,所以核聚变(所谓恒星燃烧)都在这里发生,而氢燃烧会变成氦,丢失一部分质量产生能量,而氦也会继续燃烧,但需要更高的温度(因此红矮星内核温度不够高就烧不起来了),之后的碳氧等就需要极高的温度了!

恒星晚期时的内部结构,类似于洋葱

但到了铁核阶段,即使温度再高也不会再燃烧产生能量,无法产生辐射压向外推这些巨大的外壳,所以外壳都会向内坍缩,将会产生超新星爆发(超新星爆发机制很复杂,种类很多,这是最简单的解释)。

从上文我们知道参宿四已经烧了1000万年,现在氦燃烧刚刚开始,还有十几种元素还没烧,每个1000万年,还能看到超新星爆炸?其实并非这样,越往后,燃烧速度越快!

所以最后的硅燃烧,只要14天就能变成铁,时间是很快滴,不过现在还处在氦燃烧的初级阶段,至少还要100万年,这参宿四的操作就要让大家失望了,十辈子都等不到哈!

参宿四爆炸,会影响地球吗?

银河系中大约每隔300年左右就会有一次超新星爆发,比如185年、393年、1006年、1054年、1572年和1604年的超新星爆发事件,现在已经通过大口径望远镜发现了扩散的星云和射电望远镜发现的超新星爆发的残骸中子星!

1054年超新星爆发后的残骸:蟹状星云

地质史上有几次灭绝被认是超新星爆发所致,尽管超新星距离遥远,但它爆发时会有超强能量辐射,比如能光速影响周围的是伽马射线暴,一般情况下超新星爆发的伽马射线并不足以影响遥远的地球,但当恒星自转轴两极对着地球时,超新星爆发的伽马射线会集中在这个方向上释放,这样就会产生毁灭性性影响。

所以大家很是担心参宿四爆发到底会不会影响地球,比较幸运的是参宿四的自转轴和太阳系方向还相差30度以上,估计参宿四爆发可能会影响某个地外文明,但绝对不会是我们!

只是我们看不到这个美丽的宇宙烟花了,本来还想着在人生中看一次最为灿烂的银河系级别的事件,看不到也罢,就看看电脑模拟的吧!

看不到超新星爆发,就看看模拟的吧!

“参”字释义

参(拼音:cān,shēn,cēn,sān)为汉语一级通用规范汉字(常用字)。此字始见于商代甲骨文及商代金文,其古字形一般认为像天上的参宿;也有说像人参的。本义为星名。在现代汉语中,参有三个读音。按《说文》读shēn,指参宿。读cān,有加入、考察、进见等义。读cēn,用于“参差”一词,常用于指长短、高低不整齐。参本来还有sān的读音,在古代表示“三”的特殊用法,唐宋以后是“三”的大写。“三”的特殊用法现代汉语已不存,表示大写,由“叁”充当(“叁”本是“参”的异体)。在现代汉语中“参”已无sān的读音。

参字的演变过程如下:

来自百度百科

参字字形究竟代表什么意义?这是需要先搞清楚的。

参字上面三个圈,由三根线连在一起,表示三颗星星一组的意义。下面一个跪姿或站姿的人形,有些还有三根斜线表示光影。于是整个参字以上面的字形为主就表示人头顶上的三颗一组明亮的星星。

三数也代表众多,所以参字还可表示晴朗的夜晚满天的星斗。

有人说参字本义表示人参,这就有些勉强。参字上方的三个圆圈,有些又写成日字,表示发光体,显然不是植物枝叶的示意。所以参字以形似引伸可勉强表示人参,但本义并不是人参。

中国古代天文,把周天分二十八宿,其中在西方白虎区间有参宿,一字排开三颗亮星,大约参字即专门表示此组星宿。此含义时参字专门读作shēn。

参宿一字排列,基本整齐,但亮度有微小差别,所以把大致相同但存在差别的情形形容为参差。此时参字发音为cēn。

参字三颗一组的星宿,有数三的意义,所以参字可表示数三。后来参字将此意义专门改写成另一个楷书体“叁”以别于参字其它意义。此意义的参字读作sān,现代汉语中已不再使用。

参字人上三颗星,以人字为主体时,就有一个人前去参与成群人的某种活动的意义,一颗星代表一个人,三颗星代表众人一起。

参字在这类含义下读cān,进一步引伸有下列基本含义:

【參cān

⒈ 加入在內:參加。參與。參政。參賽。參議。

⒉ 相間,夾雜:參雜。參半。

⒊ 檢驗,用其他有關材料來研究,考證某事物:參考。參照。參省(xǐng)(檢驗省察)。參看。參閱。參檢。

⒋ 探究,領悟:參悟。參透。參破。參禪。

⒌ 舊指下級進見上級:參見。參拜。

⒍ 彈劾,向皇帝告狀:參奏。參劾。參革。】

上述各项含义,第1、2项含义容易理解。其它各项含义,是上述含义的进一步引伸。

第3项含义是引入其它方面的材料、证据来进行研究某事物。

第4项含义则来源于这类研究获得突破的意义。

第5项含义则源于自己加入众人晋见上级的行列。

第6项含义则源于在正常事务奏本之上再多奏一本弹劾某人的奏章的意思。

总之,参字都含有增加进去的意义,这个意象是兑卦的意象。

参宿四未来超新星爆发后是变成黑洞还是中子星还是白矮星?

相信大家在各类描述宇宙中星球大小对比视频中,总会看到一颗巨大星球的影子,那就是参宿四,这是一颗巨大的红超巨星,其直径超过太阳直径的900倍,如果把太阳换成参宿四的话,它的表面将会延伸到小行星带。

参宿四不但拥有巨大的体积,同时也拥有比较大的质量,达到了太阳的11到15倍。巨大的质量也意味着一个问题,就是其核聚变的速率会非常非常快,这就会造成参宿四的寿命非常短。

我们太阳已经在宇宙中生存了50亿年,而参宿四才1000万年,而且参宿四虽然很年轻,但是其已经进入到了生命的末期,科学家就预测,参宿四在未来10万年以内都随时可能发生超新星爆发。

那么当参宿四发生超新星爆发的时候,它会变成什么呢?是白矮星还是中子星还是黑洞?

首先我们就可以排除白矮星,一般只有太阳质量的恒星爆发才会变成白矮星,而参宿四拥有11倍的太阳质量,这就决定其属于Ⅱ型超新星(9倍太阳质量以上),所以只可能变成中子星或黑洞。

具体参宿四在超新星爆发以后变成中子星还是黑洞,这就要取决于其爆炸以后中间残骸的质量了,如果爆炸以后,中间的残骸质量介于2~3个太阳质量,那么就会变成中子星,而如果剩余的残骸质量超过3个太阳质量,那么就会变成黑洞。

不过大多数天文学家,觉得参宿四变成中子星的可能性会更大一些。

到时候,当参宿四超新星爆发的时候,它将会超越月亮成为天空中仅次于太阳的第二亮的天体,并且可能会持续数个月的时间,那样的场景不知道会有多壮观。

参宿四又变亮了!比之前亮了4倍多,是要发生超新星爆发吗?

参宿四是夜空中最容易看到的明亮恒星之一,它就在猎户座的左肩部位。

在整个夜幕的恒星中,参宿四的亮度可以排到第十位,视星等多数时刻为0.5等,但是这颗常见的大星的亮度却有着很大的变化,特别是最近的两年中,这颗星体的亮度就出现了显著的变化。

在2021年下半年开始,参宿四逐步变暗,最暗的时刻,光度只有平时的36%,对于其变暗的原因,也有多种解释,其中不乏参宿四即将发生超新星爆发的推测。

但是在2022年上半年开始,参宿四又开始逐步变亮,至2022年10月份前后又恢复到正常状态,但是参宿四却并没有因为光度恢复正常而停下变亮的脚步,而是仍然在持续不断地变亮,今年5月中旬时,有天文机构认为,参宿四的亮度已经从正常状态变亮了50%,并且仍然在继续变亮中,这说明这两年中参宿四的亮度变化高达4倍多,在全天幕的明亮恒星中十分罕见。

可以假想一下,太阳也是一颗恒星,假如太阳的亮度变化也出现参宿四这样的情况,那对地球生命来说是绝对难以承受的,所以我们必须要庆幸地球存在于太阳系的宜居带中,像参宿四那样光度变化非常大的恒星,应该根本不存在宜居带。

这是因为太阳正处于恒星主序星阶段的稳定时期,而参宿四是一颗变星,正处于红超巨星的末期阶段,恒星活动非常不稳定,时而非常剧烈,时而又比较平缓,观察发现它有一定的活动周期,光度也会随着出现周期性变化,其星体活动剧烈的时候光度会大大增加,平缓的时候光度会相对变弱。

参宿四的质量相当于太阳的11.6~20倍左右,氢元素聚变为主的阶段已经结束,氦闪的阶段也早已过去,已经进入红超巨星阶段的参宿四直径大致是太阳的684~1172倍,体积大约是太阳的3亿~16亿倍。

如果把它放到太阳系的中心位置,那么,水星、金星、地球和火星都只能在这颗恒星内部运行,甚至连木星的轨道也会被它吞噬。

如今参宿四内部大概率正在进行铁以下的重元素的聚变,当它开始进行铁元素的聚变的时候,它就会发生超新星爆发,之后成为一颗中子星。

参宿四距离我们太阳系至今没有特别准确的数据,判断距离在200~740光年之间,一般认为其大约为640光年。

两年中亮度变化相差4倍多,参宿四真的要发生超新星爆发吗?如果参宿四真的发生超新星爆发,其光度将陡增数十万倍,我们看上去它就要赶上月亮的亮度了,有天文学家预估称参宿四爆发后,它最亮时的亮度在地球上看甚至可以达到满月(视星等-12.4)的 3 倍,即使在白天也能看见它。

甚至还有人推测认为它最亮时视星等可达-17,是满月亮度的一百多倍。

而如果它爆发时两极中的一极朝向地球方向的话,那它的伽马射线爆将会在数百年后来到地球,这些高能光子将如同太阳风那样激发出地球大气层中的极光现象。

不过,以人类现有的天文学理论知识,还不足以在时间上准确预测恒星的超新星爆发现象,所以虽然知道参宿四距离超新星爆发不远了,但还并不能准确出其爆发时间,它有可能已经爆发了,也有可能继续存在一百万年。

#所见所得,都很科学#

如果参宿四爆发了,地球会受到影响吗?答案你或许不会想到

参宿四超新星爆发时对地球会有什么影响(不仅是辐射,还有喷射出的气弹)?

参宿四是附近的一颗红巨星,预计很快会发生一场壮观的超新星爆发,因此它为很多天文恐怖故事赋予了灵感。而这些故事常常掩盖的一点是,“附近”和“很快”都是相对意义上的措辞。天文学家使用这些词的方式与我们在日常对话中使用这些词的方式大不相同。

这张由阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)拍摄的照片展示了红巨星参宿四,这是已知的最大恒星之一。图片显示了参宿四与太阳系相比有多大。参宿四将吞没所有的四个类地行星——水星、金星、地球、火星,甚至气态巨行星木星。只有土星会超出它的表面。(图片来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/E.O'Gorman/P.Kervella)

首先,让我们看看“很快”这个词。天文学家估计,参宿四大约有1000万年的历史,4万年前它开始膨胀为红巨星。这意味着它的核心中的氦已经开始了核聚变,产生了氧和碳,并开始进入核心坍缩和最终的超新星爆发的进程中。究竟需要多长时间才能实现这一过程尚不清楚,天文学家也只能使用恒星演化模型进行估算。反过来,这些模型也取决于参宿四的质量和自转周期,而这两个已知量都是不精确的。

三张图片分别展示了天空中的猎户座(标记出来的是参宿四)、参宿四的变焦摄影,以及这颗超级巨星有史以来最清晰的照片。(图片来源:ESO, P.Kervella, Digitized Sky Survey 2 and A. Fujii)

如果像大多数研究表明的那样,参宿四的质量达到太阳的近20倍,那么它将在未来10万年内的某个时候爆发,留下一个类似于仙后座A(Cassiopeia A)的天体飞溅物。它更可能在这个预估时间段的后期爆发,但立刻爆发也并非不可能。不过,即使假设爆发可能在该时间段内的任何时候随机发生,你在有生之年见证参宿四爆发的几率也不到0.1%。

仙后座A(Cassiopeia A)是大约300年前爆发的一颗大质量恒星的残骸。X射线照片展示了爆发产生的热气体膨胀。(图片来源:NASA/CXC/SAO 2017.12.27)

再者,如果像一些其他研究所指出的那样,参宿四的质量接近太阳质量的15倍,那么它在自转缓慢的情况下可能需要100万年或更长时间才能成为超新星。如果这样的话,你活着看到参宿四爆发的可能性是零。

太阳系行星与大恒星的比较:(1)水星<火星<金星<地球;(2)地球<海王星<天王星<土星<木星;(3)木星<比邻星<太阳<天狼星;(4)天狼星<北河三<大角星<毕宿五;(5)毕宿五<参宿七<心宿二<参宿四;(6)参宿四<大犬座VY<盾牌座UY(图片来源:Wikimedia Commons/IStoleThePies)

现在,让我们来看看“附近”这个词,要测量地球到像参宿四这样明亮的红巨星的距离并不容易。不同测量方法给出的结果从520光年到近700光年不等,大约是距离半人马座阿尔法星(Alpha Centauri)的150倍。(如图所示,参宿四在我们的天空中看起来很明亮,因为它本质上很大而且很亮。)即使是估算距离的最小值,参宿四距离地球也很远,不会对地球造成重大威胁。正如查理·基尔帕特里克(Charlie Kilpatrick)所解释的,参宿四超新星爆发直接喷射出的物质在到达地球之前很久就会膨胀和冷却到无关紧要的程度。

红巨星参宿四的光谱类型为M1-2,位于猎户座,它是不用双筒望远镜就能看到的最大恒星之一,它的半径估计约为太阳的887至955倍。(图片来源:Star Facts)

参宿四超新星爆发的辐射肯定会对地球环境产生一些可测量的影响,但对地球生命的影响可能很小。举个例子,参宿四离地球太远,不能使地球大气层发生明显的电离。评估这种风险的一种方法是观察在过去的时间里附近的超新星爆发造成的后果。要找到这种证据并不容易,这强有力地证明了只有非常近的超新星爆发才会有很大的危险。

这张艺术家制作的图片展示了超级巨星参宿四,这颗恒星有着几乎和太阳系一样大的巨大气体羽流,其表面有一个沸腾的大气泡。图中还提供了以参宿四半径为单位的比例尺以及它与太阳系的比较。(图片来源:ESO/L.Calçada)

最近的一项研究声称找到了170万到320万年前两次超新星爆发的化学证据。据称,两次爆发发生在距地球300光年左右的地方,这意味着其辐射强度是参宿四爆发的预期辐射强度的4倍左右。然而,没有明显的迹象表明它们对地球生命有任何影响。它们有可能导致了一段时间内的气候变冷,但也有可能与气候变化完全无关。无论如何,在那个时代没有发生大灭绝。

(图片来源:Trendin Tech)

从统计角度来说,超新星爆发应该每200万到400万年在100pc(parsec,秒差距,天文学长度单位,100pc约为326光年)内发生一次。无论它们对古代生命产生了什么样的影响,这在化石记录中都难以辨认。所以也可以说,即使参宿四很快就会爆发,在你的有生之年它仍然不足以构成重大危机,可以少担心一件事了。

图解:图片显示的是美国国家无线电天文台座落在新墨西哥州索科洛的甚大天线阵(Very Large Array,VLA)。27只天线每只的重量是209公吨(230吨),需要时可以在阵列中的轨道上移动,以使用孔径合成干涉仪进行详细的研究。

相关知识

参宿四(Betelgeuse),拜耳命名法中著名的猎户座α(α Orionis或α Ori),是全天第九亮星,也是猎户座第二亮星,只比邻近的参宿七(猎户座β)暗淡一点。它是明显的红色半规则变星,视星等在0.2至1.2等之间变化著,是变光幅度最大的一等星。这颗恒星标示著冬季大三角的顶点和冬季六边形的中心。

图解:透过ALMA于2017年6月拍摄到的参宿四,这是迄今分辨率最高的太阳系外恒星照片,也是ALMA首度清楚观测到恒星表面

在分类上,参宿四是一颗红超巨星,并且是已知最大和最亮的恒星之一。如果它位于太阳系的中心,它的表面会超越小行星带,并可能抵达并超越木星的轨道,完全地席卷掉水星、金星、地球和火星。但是,在上个世纪对参宿四的距离估计从180光年至1,300光年不等,因此对其直径、光度和质量的估计是很难被证实的。目前认为参宿四的距离大约是640光年,平均的绝对星等是-6.05。

图解:来自ESO的甚大望远镜所显示的图像,不仅有恒星的盘面,还有以前不知道的被气体围绕着的烟羽伴随着扩展的大气层。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. quora-胖头鱼

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