参宿四吞噬过伴星吗?

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-12-28 21:51:58 | 作者:Melipal 译 | 来源:Sky & Telescope | 浏览:1255次 ]

原文标题:Did Betelgeuse Swallow Its Companion?

作者:Kelly Beatty   原文来自:SkyandTelescope.com   Posted: 2016. 12. 22

编译:Melipal     审校:Linq(编译版权所有,未经许可请勿转载)

猎户肩部的这颗红超巨星看上去自转得过快了。它是因为在10万年前与一颗较小的伴星并合,因而自转加快了吗?

有一件事情很明确:有朝一日,参宿四将作为超新星爆发。这颗恒星距离我们大约有650光年,当它爆发时,场面应该会很壮观。

猎户座(猎人)是冬季北天星空的标志。红超巨星参宿四位于猎人的一肩。(图片提供:Akira Fujii)

但是天文学家无法估计出这一事件发生的时间,原因是我们对这颗恒星所有的认知都不确切,其中包括它的表面温度、质量、光度,甚至连距离都没有得到很好的确定。

这些未决的问题惹烦了德克萨斯大学多才多艺的理论家兼超新星专家J·克雷格·惠勒(J. Craig Wheele),长期以来他都“着迷于参宿四不确定的演化状态”。不过为了限定这颗恒星最终死亡的时间段,他需要更好地限制其基本参数。惠勒与一群本科生组成的国际小组开始了“参宿四计划”来试图解决这个问题,他们的结果刊登在12月19日出版的《皇家天文学会月刊》杂志的一篇论文中

最好的猜测是今年早些时候圣母大学的米歇尔·杜兰(Michelle Dolan)与其他人提出的,认为参宿四的质量是太阳的19倍(这比先前所认为的大一些),产能率是后者的126000倍,表面温度是3500开尔文,直径至少是12亿千米——这样的尺度足以吞噬太阳系小行星主带外边缘之内,甚至可能是木星轨道之内的一切东西。

这些猜测都取决于恒星的距离有多远,而现在我们对这一点的认知误差不低于正负25%左右。另一个麻烦的事情是,天文学家可以解析出参宿四的圆面(直径约为0.05角秒),但是真实值又是不确定的。

天文学家在1920年第一次测定了参宿四的直径,但是直到1995年,哈勃空间望远镜才拍下了这颗超巨星膨大的盘面。(图片提供:A. Dupree / R. Gilliland / NASA / ESA)

不要指望欧洲空间局的Gaia天体测量卫星可以将这颗恒星的距离敲定下来。对于卫星灵敏的传感器来说,参宿四太过明亮。任务科学家蒂莫·普鲁斯蒂(Timo Prusti)解释说,Gaia可以使用一枚小型滤镜,将星等亮于3等的恒星光芒减暗,但是星点的中心信号仍旧是饱和的。普鲁斯蒂称,对这些小图像进行“极具挑战性的”分析和处理需要时间,还“需要不小的耐心”。

另一个关键特性是参宿四膨胀的外部包层自转的速率。其光谱中的红移和蓝移(星体一侧的边缘朝向我们而来,而对侧在远离我们而去)结合相对视线方向大约20度的夹角给出的赤道区域自转速率大约是每秒15千米。在参宿四的年轻时代,它的转速必然要比这样的数值快得多,可能达到了每秒250千米。但是就好像花样滑冰选手将手臂外伸以减速一样,参宿四在变为红超巨星时膨胀了起来,再加上外流星风导致的角动量逐步损失,因此它的自转速率慢了很多。

旋转过快的参宿四

现在,每秒15千米的速度看上去可能没有那么快,但是作为比较,太阳的赤道区域只以区区每秒2千米的龟速爬动。惠勒和他的学生小组构建了不同质量和自转速率的恒星演化的模型,发现每秒15千米的自转速率非常具有挑战性,只能用“演化过程中一个非常特殊而短暂的阶段”来解释。考虑这颗即将死亡的恒星年龄可能已经达到800万或850万年了,我们在它一生之中的一瞬间看到它的可能性非常低?

根据惠勒的小组,一种“例外”可能是,参宿四是作为双星系统一分子形成的,而在它膨胀到当前尺度的时候,它吞噬了一颗质量与太阳相当的伴星。

他在德克萨斯大学的新闻稿中自语道:“假设参宿四在诞生之初拥有一颗伴星。再假设它大致在如今参宿四半径的地方环绕后者运行。然后参宿四变成了一颗红超巨星,并将伴星吸收掉——也就是吞噬掉。”

实际上,这个假说并不是太离谱。大多数光谱型为OB的大块头恒星确实是作为双星成员形成的,而且在今天我们看到的大质量孤立恒星中,有1/5的概率是,它们实际上是双星并合的产物。

这张2012年由赫歇尔空间望远镜拍摄的参宿四照片说明,星体一侧存在物质壳层。(图片提供:Leen Decin / ESA)

参宿四的暴食行为可能存在有星周证据。20年前我们就知道,这颗恒星被双层物质壳层环绕着,壳层距离星体大约有7角分。一些天文学家认为,这是恒星冲过星际介质时产生的激波波前。但惠勒计算出,如果参宿四在大约100000年前吞噬伴星时“打了嗝”,那么现在的壳层就位于它应该在的地方。

参宿四计划的下一步就是使用星震学方法来研究星体内部。举例来说,它可能会揭示出在庞大的星体之内是否还保有伴星牺牲品相对致密且尚未与参宿四融合的残骸。请保持关注!

(全文完)

Tags:参宿四 伴星 自转

责任编辑:Melipal

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