近日,一个国际天文学家团队宣布,他们利用欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)成功拍摄到了参宿四(Betelgeuse)的伴星图像。这一发现被科学界称为“迄今为止最有力的证据”,直接证实了这颗著名的红超巨星拥有一颗秘密伴侣。
参宿四是猎户座中最亮的恒星之一,也是肉眼可见的最著名红超巨星之一。它的亮度变化一直以来都令天文学家困惑不已。特别是在2019年末至2020年初,参宿四经历了一次前所未有的“大暗淡”事件,其亮度降至了有记录以来的最低水平,幅度超过正常变光范围。当时,许多天文学家推测这可能是恒星即将发生超新星爆发的前兆。然而,随后的一系列研究更倾向于认为,大暗淡是由恒星表面巨大的星斑喷发出的尘埃气体遮挡了视线所致。
但为什么参宿四的亮度变化如此不规则?这成为了一个长期未解之谜。而最新研究成果表明,这颗恒星可能根本不是“单身”,它可能拥有一颗伴星,只是这颗伴星极其黯淡,长期隐藏在参宿四强烈的光芒之中。
根据发表在《天体物理学杂志快报》上的论文,研究团队利用VLT上的SPHERE仪器,在红外波段成功直接成像了这颗伴星。SPHERE是一种专门用于探测系外行星和恒星周围微弱天体的自适应光学系统,能够有效消除地球大气湍流的干扰,使得成像达到前所未有的清晰度。在图像中,伴星被标记为“参宿四B”,它距离主星约相当于海王星到太阳的距离,但亮度只有主星的百万分之一左右。
天文学家指出,这颗伴星是一颗质量大约是太阳1.2到1.5倍的恒星,光谱类型可能与我们的太阳相似,属于主序星或稍微演化后的恒星。它之所以难以被发现,不仅仅是因为太暗,还因为它与主星的角距离非常小,只有约0.1角秒——相当于从地球上观察2.5公里外的一枚硬币。
“这就像在探照灯旁边寻找一盏蜡烛。”论文第一作者、德国波恩大学的科学家表示,“参宿四的光芒太强,以至于它的伴星一直被淹没在耀眼的红色光辉之中。直到我们使用了SPHERE这样的超高对比度成像仪器,才终于捕捉到了这一线索。”
研究团队还模拟了这颗伴星对参宿四亮度变化的可能影响。他们发现,伴星在公转过程中可能会扰动参宿四表面的物质运动,甚至可能触发恒星上巨大的对流胞,从而引发周期性的亮度波动。这一解释为参宿四长期以来不规则的光变曲线提供了全新的物理机制。
更重要的是,这颗伴星的发现将彻底改变我们理解参宿四演化现状的方式。参宿四作为一颗红超巨星,其寿命已接近尽头,预计在未来10万年内的某个时刻将发生超新星爆发。而伴星的存在意味着在爆发时,这颗伴星可能被抛出或吞没,甚至可能引发更复杂的恒星相互作用。
“这是第一次,我们能够直接看到参宿四的伴星,而不是通过间接的光谱或光度探测。”一位未参与该研究的天文学家评价说,“它为理解这颗标志性恒星的行为提供了新的维度。我们终于可以解释为什么参宿四的亮度变化如此难以预测。”
目前,研究团队计划继续对这颗伴星进行更长时间的观测,以精确测定其轨道参数和物理性质。如果幸运的话,未来甚至有望利用哈勃太空望远镜或即将发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜,捕捉到恒星爆发或伴星被吞噬的壮观景象。但在此之前,参宿四的这颗“秘密伴侣”已经成为了天文学界最令人兴奋的新发现之一。