在一片黑暗靜寂的宇宙中,最閃耀的就是恆星了。恆星是由發光的等離子體構成的巨型球體,它的核心永遠都在運動中,隨時都在進行著核聚變,產生驚人的能量,這也是為什麼我們能夠在很遠的距離之外仍能看見閃爍著光芒的恆星的原因。而我們肉眼能夠看到的恆星,大多都是位於同一個星系——銀河系。
早在古代人類尚且沒有現代技術的時候,就開始觀察恆星的存在了。古埃及就曾經觀察天狼星來預測河流的泛濫與否,中國也自商朝開始由國家專門派人觀測星系,隨著古時候的天文學家們的研究,他們認為恆星的位置是固定不變的,因此在漫長的時間裡,他們將較為明顯的恆星組合成為星座或者是星系,被用在各個領域活動中,比如創造了曆法、判斷方向、占卜算命等等。
恆星
而隨著科學技術的發展進步,人類也加深了對於天上星辰的認知,清楚了這些都是遙遠的恆星在很久以前發出來的光,甚至打破了人類之前以為的,太陽就是世界上最亮的事物的觀點。
事實上,宇宙中有很多亮度高於太陽的恆星,比如恆星R136c,它的亮度甚至是太陽的562萬倍,但是由於距離地球太遠,有16萬多光年,人類的肉眼根本無法發現它的存在,只能透過望遠鏡,而且還必須在南半球才能有幸看到這顆亮度驚人的恆星。
而恆星NGC2363-V1比R136c更亮,是太陽亮度的630萬倍,但是距離也更遠,大約在1060萬光年之外,恆星WR-25的亮度也差不多是太陽的630萬倍以上,但是它位於銀河系當中,是銀河系裡當前發現的最亮的恆星,也只有7千光年的距離。
同時,距離太陽系大約在16萬光的位置之外,還有著恆星MK34和恆星R136a1,前者比太陽亮了708萬倍,後者就更加厲害了,是現在為止天文學家們發現的宇宙中最亮的恆星,位於大麥哲倫星系,質量也非常大,在宇宙中同樣暫時排名第一,亮度更是比太陽高了870萬倍。
參宿四
而除了上面那些亮度太過誇張的恆星,還有一顆在我們的天空中,除了太陽以外,全天亮度排名第十甚至偶爾會成為第九的恆星——參宿四。它是參宿第四星,又被人們稱為獵戶座α星,但是是獵戶座第二亮的恆星。在寒冷的冬天向上看去,夜晚的獵戶座α星通常是和天狼星以及南河三構成一個三角形——被叫做是冬季大三角。它非常容易被人們用眼睛看見,因此在中國古代,人們將它歸為西方白虎七宿裡面的參宿。
參宿四是目前為止人們發現的最大和最亮的恆星之一,體積足比太陽大7億倍,如果將它放在太陽系,那麼簡直是場“災難”,就相當於是太陽忽然從一個普通的人類變成了巨大的夸父,甚至還會將地球給擠出去,霸佔水星、金星和火星的寶座,或許還對木星的地位虎視眈眈,非常可能將木星也趕跑。
從上個世紀開始,人類就一直在探究這顆璀璨的紅超巨星參宿四,它的光變幅度非常大,人類對它的距離估算也上下浮動的差距巨大,小至180ly,大至1300ly,現在的話是估算參宿四距離為724ly,但也是因為一直無法對距離進行較為準確的測量,也導致了參宿四的半徑、光度以及質量都無法確定,不能被證實到底是怎樣的。
參宿四被人們認為只有幾千萬年的成長時間,還比較“稚嫩”,只是因為質量比較大,所以成長速度快。在夜裡,參宿四散發著橙紅色的光,3月份的時候除了南極洲的一些地方以外,在其他地方極其容易看見,5月份的時候就比較“靦腆”,不會輕易出門露面,只能在一般夕陽西下的時候,從西岸的地平面一睹“芳顏”。
參宿四的變化
我們都知道,恆星在宇宙當中是處在不斷地演化中的,從一開始,星雲或分子云的氣體以及塵埃在塌縮縮中創造了恆星誕生的條件,在過去了漫長,而相對宇宙來說又短暫的時光後,開始出現了主序星,並且不斷產生能量,從核心開始向外擴充壯大,並且會在每一層將氫融合,成為氦。隨著長時間的發展,恆星也就逐漸變大成為了次巨星,又變成了紅巨星。而參宿四就處在紅巨星的發展晚期。
在這個時候,質量小一些的恆星可以透過融合核心的氫變成氦,以此獲取自己所需要的能量,稍微重一些也可以產生出質量更加重的元素得以發展,而像參宿四這樣比太陽大太多太多的恆星,由於缺乏維持整個星球執行足夠的動力和活力,它的鐵核就會塌縮成中子星或神秘的黑洞,並將形成爆炸,最後成為超新星。
2019年12月,一篇關於“參宿四的衰弱”的論文引起了社交媒體上的廣泛討論,並且由美國一個專門觀測星系的協會發表的參宿四光變曲線,更進一步證實了參宿四變暗了一個星等,甚至是比畢宿五還要暗了。然而參宿四作為一個處在發展晚期階段的紅超巨星,它距離地球非常近,如果它發生爆炸,那麼它也將成為離太陽系最近的將會成為超新星的恆星,它的這些變化足以引起天文界的“地震”。
1987年,人類曾有幸觀察到了麥哲倫星雲超新星形成的過程,而危險的參宿四也隨時可能會經歷一次爆炸和塌縮的過程,可能是現在,也有可能是上萬年,它本身的氫燃料只有1千萬年的消耗量,只有經過爆炸“涅槃”,參宿四才會成為超新星,獲得新生命。
而在1836年開始,就有人描述了參宿四的光度變化,這也是人類歷史上對其第一次的描述,根據這些資料顯示,參宿四光度變化週期有時候相隔數年都不會發生太大變化,總體來說會每隔數年有一次亮度峰值,但基本上沒有什麼變化的規律,甚至最亮的時候還算它最暗時期的2.5倍。
從有記錄以來,參宿四從2019年年末開始變暗,到2020年已經創下了最低亮度的記錄,然而過一段時間又開始變亮。天文學家們猜測,這可能是因為參宿四正在進入塌縮的階段,就好比離我們最近的太陽,當太陽處於後期的時候,由於氦閃,亮度也會降低。但參宿四產生塌縮,外殼的質量就會以每秒7萬千米的速度衝撞核心,從而引發II型超新星爆發,並且很有可能會成為一顆中子星。
科學家的發現
有科學家認為,如果參宿四的核心出現問題,那麼它的變化週期將會格外漫長,不會像2020年那樣在非常短的時間裡就被人類所察覺到。他們認為,從參宿四核心產生的光子不是直線向外,而是與其中的物質發生各種碰撞,就像在太陽中,核聚變誕生出來的光子也會經過漫長的時間才能到達太陽表面,甚至需要10萬年以上的時間,而不像中微子一樣,可以在短短几秒的時間衝出來。
而參宿四雖然帶電粒子密度比較低,光子在其中的“迷宮冒險”沒有類似於太陽中的那麼坎坷和波折,但也要耗費幾萬年的時間。因此,如果是參宿四的核心發生變故導致的亮度變化,那麼變暗的時間需要萬年以上的時間才能被我們看見,並且又要上萬年,我們才能發現它又變亮了。
那麼究竟是因為什麼原因,才會導致參宿四的變化如此巨大呢?天文學家們也對此進行了分析,認為是因為參宿四在幾百或幾千年前的時候,噴出了許多氣體以及塵埃,經過冷卻以後遮擋住了光線,從而使得人類驚覺參宿四亮度發生變化。而後面變亮了起來,也是因為這些物質散去,遮擋物消失了的原因。
參宿四到底什麼時候會爆炸,目前來說還是要看它核心的聚變到了什麼程度,如果它核心是在燃燒氦,那麼想看到參宿四爆炸,我們還要等到10萬年以後,就算是燃燒碳,也得在千年之久了。一旦沒有了可以提供聚變的材料,核心只有鐵、鎳和鈷,這時參宿四才會正式開始進行超新星爆炸。
恰好澳大利亞的科學家們透過對參宿四光變的研究,認為參宿四可能依舊處於紅巨星的氦燃燒較早的階段,這也就說明了我們是無緣看到參宿四爆炸了。
對地球的影響
參宿四體積是太陽的7億倍,質量也超過太陽的8倍,那麼如果它爆炸,會對我們人類造成什麼樣的影響嗎?一般來說,超新星爆發通常會有4種能量的釋放方式,第一波是速度接近光速、並且穿透力極強的中微子打頭陣,甚至因為它不會被超新星內部的物質所阻攔,還會比光子更快來到地球,就像是大麥哲倫星系超新星爆發的時候類似,中微子穿過地球過了長達3個小時以後,光子才姍姍來遲。
但是幸運的是,中微子對人體並沒有什麼危害,事實上每秒鐘地球和人體都將會被10萬億個中微子穿行,它很難與其他物質發生反應,對我們根本毫無影響。
第二波到來的就是會對地球造成最大影響的伽馬射線,它會離解臭氧,還會破壞生物DNA,對生命有著極大的威脅。科學家們就曾經發現,在地球的漫長曆史中,就曾經因此導致了生命的滅絕。
然而事實上,距離地球超過50光年的超新星爆發是不會對地球造成影響的,不管是伽馬射線,還是後續的第三波和第四波,都會因為距離過遠而無法危害到地球的存在。而且因為角度的原因,參宿四爆發時候的噴射角度也不會衝向地球,所以我們可以完全放心。
結論
雖然參宿四的光度變化只是虛驚一場,但仍舊有不少的人們在期待著它的爆炸。但是還是令他們失望了,我們只能將骨灰埋在地下,等待很久很久很久以後,參宿四爆炸的中微子穿過我們的遺骸。
宇宙的無窮變化又何止超新星爆發這一點,多的是神奇詭秘的現象等著人類的發現,我們現在的科技還不能深入探究宇宙的奧妙,只是淺淺地表層的觀察,瞭解到的甚至是九牛一毛。我們就連火星都到不了,更別提探索宇宙了。我們還需要大力發展科技,這不僅僅是尋求宇宙的真相,更是為了強國壯己,推動太空時代到來,在未來嶄新的領域中立足腳步,獲得先機。