参宿四的秘密伴星终于揭晓 _参宿四

参宿四的秘密伴星终于揭晓。图片来源：NASA/JPL/NOIRLab，来自 NOIRLab 的可视化
据今日宇宙（马克·汤普森）：参宿四，这颗标记猎户座肩膀的明亮红星，长期以来一直被怀疑隐藏着一个秘密。我必须承认，参宿四在我心中占有特殊的地位，是我小时候通过望远镜看到的第一颗恒星，所以得知天文学家推测这颗巨大的超巨星并不孤单，这让它变得更加有趣。
然而，要证明这一点，需要抓住转瞬即逝的对准，并在与时间赛跑中部署一些我们最强大的太空望远镜。现在，卡内基梅隆大学的研究人员终于证实了许多人的怀疑：参宿四确实有一颗伴星，尽管并不完全是任何人预期的类型。
探测参宿四附近任何物体的挑战怎么强调都不为过。这颗恒星大约比我们的太阳大 700 倍，亮度高出数千倍，因此很难发现附近的物体。这更像是试图拍摄一只萤火虫在汽车前灯旁边盘旋，也许更糟！参宿四与它的微小伴星之间的亮度差异，正如卡内基梅隆大学麦克威廉姆斯博士后研究员安娜·奥格雷迪所说，“绝对疯狂” 。
这一突破发生在 12 月 6 日左右的一个关键观测窗口期间，当时被亲切地昵称为“槟榔巴迪”的伴星与这颗超巨星的分离达到了最大距离，然后又消失了两年。时机需要迅速采取行动。奥格雷迪和她的团队在美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台和哈勃太空望远镜上获得了主任的自由裁量时间，这些时间通常只授予最特殊的研究机会。同时接受两个这样的提议说明了这一发现的重要性。
奥格雷迪的团队利用钱德拉的 X 射线观测（参宿四有史以来最深的观测结果），寻找吸积的证据，这是中子星或白矮星等致密物体从周围环境中拉出物质的明显特征。他们什么也没找到。数据中没有出现吸积特征，排除了这些可能性。相反，发表在《天体物理学杂志》上的发现指向了一些更普通但同样令人着迷的东西，一个与太阳大小差不多的年轻恒星物体。

参宿四于 2019 年 1 月和 2019 年 12 月拍摄的图像，显示了亮度和形状的变化。图片来源：ESO/M. Montargès 等人。
这一发现源于一个相当奇妙的自发环境。提出观测时间的想法是在卡内基梅隆大学麦克威廉姆斯宇宙学中心的一次讨论中产生的。凯特琳·布雷维克教授回忆说，当团队意识到他们独特的专业知识和完美时机的结合实际上可能会成功确保导演的时间时，看似遥不可及的事情逐渐融合成一个真正的机会。当一次随意的谈话变成令人兴奋的发现时，这是非常令人满意的。
除了证实参宿四的存在之外，这些发现还有助于解释参宿四令人费解的六年变亮和变暗周期。2024 年之前的一项研究提出，轨道伴星可以清除阻挡光线的尘埃，使参宿四从地球上看起来更亮。现在这个理论终于得到了观察支持。然而，它确实挑战了当前的双星形成过程模型。
通常，双星对的质量相似，但参宿四的重量为 16 或 17 个太阳质量，而它的伴星几乎没有达到一个太阳质量。这种巨大的质量比开辟了极端质量比双星的新可能性，这个领域在很大程度上仍未被探索，仅仅是因为此类系统非常难以探测。