參宿四是一個怎樣的天體?它到底有多亮?為什麼會爆炸?

當你聽到有人談論Betelgeuse(參宿四),首先想到的可能是它的諧音詞 - 電影《陰間大法師》中的不死惡靈Beetlejuice(“甲殼蟲汁”)。

Beetlejuice(“甲殼蟲汁”)這個詞首次出現在電影中。但是,如果你在一個滿座天文學家的房間裡聽到了Betelgeuse這個詞,他們很可能是在談論一顆星星 - 我們在夜空中所能看到的最明亮的天體之一。 它還是某種奇幻主題,因為有人相信它能施咒毀滅我們的星球和物種!

參宿四是一個怎樣的天體?它到底有多亮?為什麼會爆炸?

參宿四是什麼?

參宿四(又稱獵戶座α星)是一顆M級紅色超巨星,它的亮度約為太陽的100,000倍,質量約為其20倍。 這顆強大的恆星位於獵戶星座,距我們的太陽系約400-650光年。 它也是已知最大的恆星之一,根據對其膨脹、收縮的不同相位進行測量,可知其可變直徑在5.5 - 9億英里之間。如此龐大的尺寸意味著,參宿四可以從我們太陽系中心擴展至越過火星軌道,甚至可能填滿木星繞日軌道,能毫不猶豫地把地球一口吞噬。幸虧它不是我們的隔壁鄰居!

參宿四是一個怎樣的天體?它到底有多亮?為什麼會爆炸?

圖解:在左邊的粉紅色箭頭指示出參宿四在獵戶座的位置。

估計參宿四大約有1000萬歲,對一顆體量如此龐大的恆星來說,這意味著它已行將就木。當然,“生命即將終結”是相對而言的,因為現在我們談論的是宇宙時間,它以數百萬、甚至數十億年計!不像人類生命,最多以世紀來衡量。儘管參宿四的質量是太陽的20倍,但較大恆星比較小恆星燃燒得快得多。 舉例來說,我們的太陽已經46億歲了,但預計它要再過50億年才會耗盡燃料(氫氣)。

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圖解:哈伯太空望遠鏡使用紫外線拍攝,並經過NASA影像增強處理的參宿四

50億年的模因

然而,參宿四正在狂耗它的燃料、並以令人難以置信的速度泵出光線,這使得它在一年大部分時間中成為夜空第10亮的恆星,而且是紅外線範圍中最亮的! 所有這些有關參宿四的事實,意味著它在我們的天空中是一顆輝煌、獨特且極其明亮的星體,但也意味著當它耗盡燃料時,它將以真正戲劇性的方式謝幕。是的,你猜對了...... 它即將超新星爆發!

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圖解:參宿四的位置在著名的獵戶腰帶附近。

參宿四的死亡

我們宇宙中最富戲劇性的天體事件之一就是超新星爆發 - 一顆巨星的爆炸性死亡。 一旦這種恆星通過核聚變耗盡了所有燃料,就會因自身巨大的質量而坍塌。然而,一旦核心的密度無法維持,到了某一個點,它就會反彈形成毀滅性的超新星爆發。

既然參宿四是我們迄今觀測到的最大恆星之一,它最終的爆炸性死亡也很可能是數百萬年來最壯觀的超新星爆發之一。 超新星爆炸的實際發生可能非常快 - 不到兩分鐘 - 但是以光速推向宇宙的輻射可能會保持好幾個月的峰值亮度,直至最終沉降、黯淡。 由於參宿四如此巨大,並將因核心坍塌而引發超新星爆發,它被歸類為2型超新星。相對地,當恆星處於二元系統時,質量被吸入白矮星,就會形成1型超新星。

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圖解:從ESO的想像圖可以看出,參宿四大氣掀起的氣泡延伸範圍相當於從太陽一直到海王星外,約是光在真空中行進4.85至5.5小時的距離

宛如雙胞胎在子宮中吞噬同胞...... 模因

一些超高光度恆星的超新星可能比整個星系更明亮,考慮到參宿四的大小,它最終將上演一場精彩絕倫的好戲!如前所述,這顆恆星肯定已接近其生命終點,預計將在未來一百萬年中某個時刻超新星爆發。但儘管如此,關於恆星生命跨度和死亡日期的估計也只能是...近似值。 天文學家之間對於該恆星的預期壽命也有一些爭論,有些人說它正接近峰值尺寸、可能在接下來的10萬年中某個時刻崩塌,這在宇宙時間尺度上真只是一霎眼。事實上,參宿四有可能明天就爆炸,但這並不意味著世界終結。

參宿四是一個怎樣的天體?它到底有多亮?為什麼會爆炸?

相較數百萬光年之外的其他物體,僅隔600光年的參宿四離我們算非常近了,但600光年仍然是一道巨大的天塹。離地球最近的恆星是半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri),距離只有4光年,也就是這顆恆星發射的光線只需要4年時間就能到達地球!事實上,參宿四有可能已經超新星爆發了,只是爆炸產生的光線現在還沒能抵達!

你們有些人可能認為宇宙不仁、地球必將落入超新星爆發的魔爪、無法避免毀滅的命運,從而陷入恐慌,請不要擔心。即使參宿四的確形成了有史以來最大的超新星爆炸,它仍距地球足夠遙遠,不會敲響我們的喪鐘。爆炸噴射的物理物質最終會到達地球,但在撞擊地球大氣層之前很久,它就已經冷卻了,效果微乎其微。如此大規模爆炸產生的輻射能造成稍大一點兒的影響,但不足以吹走我們的大氣或使其離子化。

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不,唐納德,這是一次日食。持續觀察memelt也很難100%準確地預測超新星爆發的影響,但我們知道,在過去的幾百萬年中,我們的宇宙鄰域中發生過多於1起超新星爆發事件。根據該時期形成的化石記錄,被研究的兩顆形成超新星的恆星,都比參宿四離我們的距離近兩倍,也似乎沒有對生命造成任何傷害。有一些化學證據表明它們的發生,但我們找不到任何對地球有戲劇性或氣候影響的證據。

最後

下次有人在派對上提起參宿四時,你可以平復大家的緊張情緒,跟他們解釋,那顆恆星的最終死亡將產生不可思議的壯觀景象,但這事發生在你們有生之年的可能性僅有0.1% ;即便這種微不足道的機率成真了,它對我們的藍星也幾乎不會產生任何影響!

參考資料

1.維基百科

2.福布斯雜誌

3.地球天空

4.Solarsystemquick.Com

5.Space.Com (Link 1)

6.康奈爾大學

7.Space.Com (Link 2)

8. John Staughton- sciabc

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