中國天文學家揭開參宿四致暗物理原因

中國科學院國家天文台由趙剛為首的研究團隊一項最新成果。 他們通過從山東大學威海天文台獲得的高分辨率近紅外光譜進行分析，揭開紅超巨星參宿四的神秘變暗是由於它的表面出現巨大恆星黑子造成，對這個廣受天文學家和公眾關注的現象提出新的物理解釋。

參宿四（獵戶座α星），是一顆位於獵戶座肩部的紅色恆星，它在夜空中異常明亮，肉眼清晰可見。2019年10月至2020年2月之間，參宿四出現了神秘變暗現象，吸引了全世界天文學家和公眾的關注與想像。 作為一顆呈現週期性和有時不規則光度變化的變星，這是參宿四近五十年來觀測到最顯著的一次變暗現象。 它變暗了約一個星等（亮度減弱2.5倍），在夜空中肉眼可辨。 對此，世界各地的天文學家提出幾種可能的解釋，包括：超新星爆發前演化階段、塵埃雲的遮擋或恆星光球亮度的變化。

中國研究人員從山東大學威海天文台獲取參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜，並進行仔細分析，這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升後的不同階段。 結果發現，當2020年1月31日參宿四亮度達到最低時，其有效溫度下降了至少170K，這導致了參宿四變暗。 研究得到的溫度下降數值足以解釋參宿四的變暗現象。 根據理論光譜計算結果，探測到的溫度下降可能是參宿四表面的巨大黑子引起。像參宿四這樣的紅超巨星表面存在黑子現象，這些黑子可能是對流流引起，它們廣泛認為存在於紅超巨星中。

進行光譜分析時，研究人員採用了一種專門為紅超巨星開發的新方法。該方法基於高分辨率恆星光譜中一氧化鈦（TiO）和氰化物（CN）分子線的強度及對溫度的高敏感度，可作為溫度的可靠指標。 除了有效溫度，研究人員還確定參宿四的化學成分和表面重力。

紅超巨星是宇宙中重元素增長的主要貢獻者，這個發現有助於更好理解紅超巨星的性質。

【圖、文：節錄自中國科學院國家天文台網頁；新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2021年8月5日出版的《自然-通訊》期刊 標題是：Spectroscopic evidence for a large spot on the dimming Betelgeuse