天文学家确认参宿四隐藏伴星及其大气“尾迹”

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来自NASA/ESA哈勃太空望远镜以及地面望远镜的多年联合观测显示,一颗此前仅被理论预言的参宿四伴星正在显著扰动这颗红超巨星的外层大气,并在其中形成一条致密物质“尾迹”。研究团队表示,这一发现为参宿四长期存在的亮度和表面特征异常提供了新的解释线索,有助于理解大质量恒星的演化过程。

参宿四(Betelgeuse)是一颗约有800万年历史的红色超巨星,位于猎户座肩部,距离地球约724光年。其半径约为太阳的1400倍,发光量超过10万个太阳,是已知体积和亮度都极为突出的恒星之一,也被称为猎户座α星或Alpha Ori。观测显示,参宿四已接近生命末期,未来发生爆发时,其亮度预计可在白昼持续数周被肉眼看到。

数十年来,天文学家持续监测参宿四的亮度变化和表面结构,试图厘清其异常行为的成因。2020年,这颗恒星出现显著变暗现象,被形容为一次“打喷嚏”,引发了更广泛的关注。观测资料显示,参宿四存在两个明显的亮度周期:一个约400天的短周期,近期被归因于恒星内部的脉动;另一个则是长达约2100天的长次级周期,其成因一直存在争议。

此前,科学界曾提出多种可能机制,包括大型对流细胞、尘埃云、磁活动以及隐藏伴星等。近年来,一些研究认为,长达2100天的长次级周期最符合一颗低质量伴星深埋在参宿四延伸大气层中的情形,并有团队报告了可能的伴星信号,但缺乏直接、确凿的观测证据。

最新研究利用哈勃太空望远镜以及弗雷德·劳伦斯·惠普尔天文台和洛克·德洛斯穆查罗斯天文台的长期观测数据,首次给出了这颗伴星扰动参宿四大气的直接证据。研究团队将这颗微弱伴星命名为Siwarha。

观测结果显示,参宿四外层大气中存在一条由致密物质构成的尾迹结构。通过分析恒星光谱中不同元素发出的特征光色,以及外层大气气体的速度和运动方向,研究人员发现,这条尾迹与一颗伴星在参宿四大气中穿行所产生的扰动相吻合。

研究指出,这条尾迹会在伴星每约六年(约2100天)从参宿四前方经过时显现出来,与此前提出的理论模型周期一致。团队认为,这一周期性尾迹的出现,为解释参宿四的长次级亮度变化提供了关键观测支撑。

哈佛-史密森天体物理中心的天文学家Andrea Dupree表示,伴星在参宿四延伸大气中产生的效应类似于船只在水面航行时激起的波纹,相关结构已经在观测数据中被识别出来。她称,这是首次直接观测到参宿四大气中的尾迹或气体轨迹,确认了这颗隐藏伴星的存在及其对恒星外观和行为的塑造作用。

研究团队的论文题为《参宿四:伴星扩展尾迹的探测》(Betelgeuse: Detection of the Companion’s Extended Wake),作者为Andrea K. Dupree等,将发表于《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal),目前已在arXiv预印本平台发布(arXiv: 2601.00470)。


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