可能爆炸的恒星有一个秘密伙伴——参宿四的神秘伙伴终于被找到
可能爆炸的恒星有一个秘密伙伴——参宿四的神秘伙伴终于被找到。图片来源：NASA/JPL/NOIRLab，来自 NOIRLab 的可视化
（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：夜空中很少有星星能像参宿四那样一眼就能认出——参宿四是猎人猎户座肩膀上标志的明亮红色灯塔。对于许多观星者来说，它感觉几乎是活的，闪烁着温暖、闪烁的光芒，似乎在冬日的黑暗天空中跳动。对于天文学家和梦想家来说，参宿四一直拥有一种特殊的魔力——提醒人们宇宙既广阔又深刻。
对于一个第一次通过望远镜窥视参宿的小孩来说，参宿四成为他终生迷恋的开始。多年后，同一颗恒星揭示了一个隐藏已久的秘密——这个秘密将改变我们对大质量恒星如何生活和演化的理解。
红光下的秘密
几十年来，科学家们一直怀疑参宿四可能并不孤单。它的变亮和变暗方式，以及光线图案的不规则性，暗示着一个看不见的伙伴的引力拉扯。然而，证明这种怀疑绝非易事。
参宿四是一颗巨大的红超巨星——直径几乎是太阳的 700 倍，亮度是太阳的数千倍。试图观察其附近的任何东西就像试图在熊熊燃烧的篝火旁发现蜡烛火焰一样。任何较小的同伴都会被淹没在它压倒性的光辉中。
正如卡内基梅隆大学麦克威廉姆斯博士后研究员安娜·奥格雷迪博士所说，“参宿四和它的微小伴星之间的亮度差异绝对是疯狂的。尽管如此，问题仍然存在——参宿四是真的孤独，还是隐藏的双星系统的一部分？
对齐的时刻
答案出现在罕见且转瞬即逝的宇宙排列中。12 月 6 日，在一个狭窄的观测窗口内，参宿四的神秘伴星达到了最大分离——这是可以最清晰地观察到它的短暂时刻，然后又消失在超巨星的巨大光芒后面两年。
认识到这个难得的机会，奥格雷迪和她的团队立即采取行动。他们申请了人类最强大的两个太空天文台——美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台和哈勃太空望远镜——的主任自由裁量时间。这些观测时段很少被授予，只保留给最杰出的科学工作。这两项提案同时被接受这一事实充分说明了它们使命的重要性。
球队面临的挑战是艰巨的。他们需要透过参宿四的刺眼光芒，找到伴星的证据——如果一颗星真的存在的话。他们的计划是使用钱德拉灵敏的 X 射线仪器来寻找吸积的迹象，吸积迹象是中子星或白矮星等致密物体从邻居那里吸取物质的过程。这样的信号会揭示出一个以参宿四外层为食的猛烈、精力充沛的同伴。
但当数据到达时，意想不到的事情出现了。没有吸积的痕迹，也没有坍塌的残余物的迹象。相反，他们的发现更微妙——甚至可能更令人着迷。
认识“槟榔”
参宿四长期以来被推测的伴星原来不是幽灵般的残余物，而是一颗活恒星——一个大约有太阳大小的年轻恒星。该团队亲切地称其为“槟榔伙伴”。虽然与它的巨大伙伴相比很小，但这个新发现的伙伴可能是解开参宿四最持久的谜团之一的关键。
多年来，天文学家一直对参宿四奇怪的六年变亮和变暗周期感到困惑。2024 年，研究人员提出，轨道伴星可能会定期清除阻挡参宿四光线的尘埃和气体，使恒星从地球上发出更清晰的光芒。现在，随着贝特尔巴迪的发现，这一理论终于得到了真正的观测支持。
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。
槟榔的轨道以及与大质量红超巨星的相互作用似乎解释了长期以来一直吸引天文学家和业余爱好者的亮度的有节奏的变化。当它靠近时，它的引力影响可以帮助驱散参宿四周围密集的尘埃云。当它远离时，这些云层可能会再次变厚，使恒星的光芒变暗。
一对不太可能的组合
让这一发现更加有趣的是伙伴关系本身的不太可能的性质。在大多数双星系统中，两颗恒星是从同一个坍缩的气体云中一起诞生的，通常具有相似的质量。但参宿四和参宿四打破了规则。
参宿四的重量大约是太阳质量的 16 或 17 倍，而参宿四几乎没有达到一个太阳质量——这个巨大的质量比违背了传统的双星形成模型。这种极端配对的存在迫使天文学家重新考虑恒星如何共同形成和演化。
一些理论家认为，参宿四可能在两颗恒星出生很久之后就被参宿四的引力捕获了。其他人则提出，参宿四诞生云中的湍流条件可能导致两颗极不相等的恒星的形成。无论如何，两人的关系可以为大质量恒星如何与较小的伴星相互作用提供罕见的见解——这一过程可能会影响从超新星爆炸到新行星形成的一切。
与时间赛跑
这一发现的故事不仅是科学的故事，也是时机、合作和一点机缘巧合的故事。提出这些观测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随意讨论中诞生的。这是好奇心引发对话并发展成为一个大胆计划的时刻之一。
研究小组成员凯特琳·布雷维克教授回忆说，一开始的渺茫是如何逐渐变成真正的机会的。“当一次随意的谈话变成一个令人兴奋的发现时，这是非常令人满意的，”她指出。
他们的成功取决于完美的时机——在短暂的观测窗口关闭之前确保望远镜时间。如果他们错过了它，槟榔巴迪就会在参宿四令人眼花缭乱的眩光下再溜两年，它的秘密保险箱再次出现在太空深处。
揭示参宿四的未来
参宿四不仅仅是另一颗恒星，更是另一颗恒星。从宇宙的角度来看，这是一个滴答作响的时钟。作为一颗接近生命尽头的红超巨星，它总有一天会以一颗壮观的超新星结束——这场爆炸的亮度足以与我们夜空中的月球相媲美。当那一天到来时，即使在白天也能看到它，这是千古的天体事件。
槟榔的发现可能会重塑我们对参宿四最终命运的理解。亲密的伴侣可以深刻影响恒星的最后行动——改变它如何减掉质量、如何爆炸以及它留下什么样的残余物。如果参宿四的死亡是由它的小伴星塑造的，那么这个双星系统可能会成为我们银河系中最重要的恒星实验室之一。
了解宇宙最强大力量的窗口
除了对参宿四的直接影响之外，这一发现还为研究大质量恒星及其伴星打开了一扇新的窗口。极端质量比双星——一颗恒星远远超过另一颗恒星的对——非常难以探测，但它们可能在星系的演化中发挥至关重要的作用。
当大质量恒星坍缩或两颗恒星剧烈相互作用时，这些系统可以产生引力波。它们还可能有助于解释当前模型难以解释的神秘恒星爆炸和现象。因此，参宿四和参宿四可以成为熟悉与未知之间的桥梁——这是大规模塑造宇宙过程的当地例子。
更多信息：Anna J. G. O'Grady 等人，参宿四的伙伴：X 射线对 α Ori B 性质的约束，天体物理学杂志 （2025）。DOI：10.3847/1538-4357/adff83
