巨星參宿四沸騰的表面可能正在制造一種幻覺
來源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-12-10 08:54:38
模擬參宿四的快照顯示了對(duì)流如何主宰其表面（右）藍(lán)色斑塊顯示了參宿四遠(yuǎn)離地球的區(qū)域，紅色區(qū)域是參宿朝向地球移動(dòng)的區(qū)域。（圖片來源：uux.cn/MPA/Ma、沸騰JingZe等）
（神秘的制造種幻地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（Robert Lea）：最近對(duì)獵戶座參宿四的觀測(cè)為這顆紅超巨星揭開了神秘面紗。他們認(rèn)為，巨星覺它的參宿自轉(zhuǎn)速度比其大小的恒星所能達(dá)到的速度要快得多。
現(xiàn)在，沸騰由馬博士生領(lǐng)導(dǎo)的制造種幻馬克斯·普朗克天體物理研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)可能會(huì)解釋為什么參宿四旋轉(zhuǎn)得如此之快。研究人員說，巨星覺也許這實(shí)際上是參宿恒星劇烈沸騰表面產(chǎn)生的幻覺。
馬和他的沸騰同事們認(rèn)為，即使是制造種幻最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡，這顆恒星冒泡的巨星覺表面也可能被誤認(rèn)為是自轉(zhuǎn)。這一錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致觀察者認(rèn)為，參宿距離地球500至600光年的沸騰參宿四的自轉(zhuǎn)速度似乎比如此巨大的恒星所能達(dá)到的速度還要快。
馬告訴Space.com：“對(duì)大多數(shù)人來說，恒星只是天空中的發(fā)光點(diǎn)。我們的研究結(jié)果再次強(qiáng)調(diào)，像參宿四這樣的恒星在表面有著如此劇烈的沸騰運(yùn)動(dòng)，我們可以在望遠(yuǎn)鏡中看到這些運(yùn)動(dòng)?！?br>參宿四是一顆臭名昭著的紅超巨星，最近因其變暗導(dǎo)致科學(xué)家猜測(cè)它可能即將爆炸而成為頭條新聞。
塞爾瑪·德·明克說：“大多數(shù)恒星都只是夜空中的微小光點(diǎn)。參宿四非常大，而且非常近，用最好的望遠(yuǎn)鏡，它是我們真正觀察和研究其沸騰表面的極少數(shù)恒星之一?！保撗芯康暮现摺ⅠR克斯·普朗克天體物理研究所所長(zhǎng)在一份聲明中說?！八匀挥悬c(diǎn)像科幻電影，就好像我們?nèi)ツ抢锝嚯x觀看一樣。結(jié)果非常令人興奮?！?br>參宿四，參宿四！
參宿四是地球上北半球最亮的恒星之一，這意味著它被充分研究——但正如對(duì)其變暗的觀察所表明的那樣，這并不意味著它不能帶來驚喜。
參宿四直徑超過6.2億英里（10億公里），比太陽(yáng)大1000多倍，是已知宇宙中最大的恒星之一。如果太陽(yáng)和參宿四互換，紅超巨星被放置在太陽(yáng)系的中心，它將吞噬水星、金星、地球和火星，其大氣層將一直延伸到木星軌道。
這樣的大質(zhì)量恒星預(yù)計(jì)會(huì)有相對(duì)穩(wěn)定的自轉(zhuǎn)速度。這是因?yàn)楫?dāng)恒星在紅巨星階段“膨脹”并膨脹時(shí)，角動(dòng)量守恒表明它們的自轉(zhuǎn)應(yīng)該會(huì)減慢。這類似于地球上的滑冰運(yùn)動(dòng)員放下并展開手臂來減緩旋轉(zhuǎn)。
然而，最近對(duì)參宿四的觀測(cè)，特別是使用位于智利北部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）進(jìn)行的觀測(cè)，表明參宿四正在以每小時(shí)11200英里（每秒5公里）的速度旋轉(zhuǎn)。這大約是噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的八倍快。
將一顆不旋轉(zhuǎn)的紅超巨星與參宿四的模擬觀測(cè)和實(shí)際觀測(cè)進(jìn)行比較。（圖片來源：uux.cn/MPA/Ma，Jing Ze等2024）
ALMA是一個(gè)由66個(gè)無線電天線組成的天文臺(tái)，它們共同構(gòu)成一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。ALMA的一項(xiàng)調(diào)查顯示，雖然參宿四的一半似乎正在接近地球，但另一半似乎正在后退。正是這張位于參宿四外層的所謂“偶極徑向速度圖”，科學(xué)家們將其解釋為快速旋轉(zhuǎn)。
然而，這項(xiàng)新研究的研究人員指出，這種解釋取決于參宿四被認(rèn)為是一個(gè)完美的圓形球體，而事實(shí)并非如此。這顆紅超巨星的表面充滿了沸騰的氣泡。事實(shí)上，其中一些氣泡的大小相當(dāng)于地球繞太陽(yáng)的整個(gè)軌道。這些氣泡由一種稱為對(duì)流的傳熱機(jī)制提供動(dòng)力，其上升和下降速度高達(dá)67000英里/小時(shí)（30公里/秒），大約是阿爾忒彌斯任務(wù)的載人飛船獵戶座航天器的三倍。
為了分析這張參宿四的精確氣泡圖，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)新的后處理計(jì)算機(jī)包來模擬合成的ALMA圖像，并將其與非旋轉(zhuǎn)紅超巨星的3D輻射流體動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)行比較。這表明，當(dāng)另一個(gè)星團(tuán)落在參宿四的另一側(cè)時(shí)，一團(tuán)沸騰的氣泡在參宿六的一側(cè)上升，將產(chǎn)生偶極徑向速度圖。該團(tuán)隊(duì)表示，在實(shí)際的ALMA觀測(cè)中，這種對(duì)流會(huì)變得模糊，使其與快速旋轉(zhuǎn)無法區(qū)分。
事實(shí)上，研究人員發(fā)現(xiàn)，在大約90%的模擬中，參宿四會(huì)被解釋為以每小時(shí)數(shù)萬(wàn)英里的速度旋轉(zhuǎn)，因?yàn)檫@顆紅超巨星表面有大規(guī)模的沸騰。然而，如果團(tuán)隊(duì)的建模錯(cuò)誤，可能還有其他解釋。例如，這可能表明這顆紅超巨星很久以前就進(jìn)行過恒星自相殘殺。
德明克補(bǔ)充道：“如果參宿四畢竟在快速旋轉(zhuǎn)，那么我們認(rèn)為它一定是在吃掉一顆圍繞它運(yùn)行的小伴星后旋轉(zhuǎn)起來的?！?。
該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將利用對(duì)參宿四的進(jìn)一步觀測(cè)來評(píng)估其旋轉(zhuǎn)速度，并更好地了解其沸騰表面如何影響這些測(cè)量，從而對(duì)他們的模型進(jìn)行測(cè)試。
研究合著者、CNRS天文學(xué)家Andrea Chiavassa說：“對(duì)于像參宿四這樣的巨大沸騰恒星，我們?nèi)匀挥泻芏嗖涣私獾牡胤?。它們到底是如何工作的？它們是如何失去質(zhì)量的？它們的外流中可以形成什么分子？為什么參宿四突然變得不那么亮了？”。“我們正在努力使我們的計(jì)算機(jī)模擬越來越好，但我們確實(shí)需要ALMA等望遠(yuǎn)鏡提供的令人難以置信的數(shù)據(jù)。”
該團(tuán)隊(duì)的研究于2月發(fā)表在《天體物理雜志快報(bào)》上。
