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體積相當於7億個太陽,參宿四到底在哪?科學家為何說會隨時爆炸


2024年2月20日 - 地球小編  
   

當我們抬頭仰望星空,第一個吸引我們目光的往往就是那個熟悉的,由七顆明亮星星組成的獵戶座,而其中第二亮的恒星便是參宿四。其亮度之高,使它在我們的星空中顯得無比耀眼。事實上,參宿四是地球上最亮的恒星之一,也是最接近我們的超巨星。它的亮度約為太陽的數萬倍,直徑也超過了太陽的20倍,體積更是太陽的7億倍。無論是在城市的繁華或鄉村的寧靜,只要天空晴朗,我們都可以輕易地發現這顆耀眼的明星。在古代,人們對參宿四的崇拜和迷戀早已超越了科學的範疇,它成為了無數神話、傳說和文化故事的重要元素。

然而,參宿四並非只是一顆普通的恒星。它的地位在天文學中也是舉足輕重的。參宿四被認為是一個超新星的候選體,這意味著它隨時都有可能經歷一次劇烈的爆炸,釋放出巨大的能量和物質。這樣的爆發將對我們的宇宙產生深遠的影響,甚至可能對地球帶來災難性的後果。它近期會不會爆炸?對地球可能產生影響嗎?科學家們已經給出了答案。

閃亮的參宿四

參宿四的亮度非常高,是獵戶座第二,全天第十亮的恒星,其視星等在0.0到1.3之間變化,變化的幅度也是最大的。參宿四的高亮度和它的形成過程密切相關。參宿四屬於一類恒星,被稱為紅超巨星,這些恒星比普通的恒星更為巨大和明亮。

恒星的形成始於巨大分子雲中的物質聚集。這些分子雲由氣體和塵埃組成,通過引力作用逐漸凝聚成更加密集的區域,形成了原恒星形成區。在這個區域內,物質逐漸集聚成一個核心,被稱為原恒星。原恒星的形成過程包括物質的吸積和引力坍縮。當原恒星的核心溫度達到足夠高時,核聚變反應開始發生,將氫核融合成氦核釋放出巨大的能量。這個過程產生了恒星的光和熱,使其開始發光。

然而,參宿四並不是普通的恒星,它是一顆超巨星。超巨星形成的原因與恒星的質量有關。當一顆恒星質量較大時,核聚變反應會更加劇烈,釋放出更多的能量。這些能量會導致恒星的外層物質被強烈地拋射出去,形成恒星風。恒星風會剝離恒星的外層,使其表面暴露出更熱的內部物質,從而增加了恒星的亮度。



  

參宿四的亮度之高正是因為它是一顆超巨星,並且具有巨大的質量。它的質量遠遠超過了太陽,這使得它的核聚變反應更加劇烈,釋放出巨大的能量。這種能量在光和熱的形式下輻射出來,使參宿四成為了我們夜空中最亮且最引人注目的恒星之一。超巨星的壽命相對較短,通常只有幾百萬年。在其演化過程中,超巨星會經歷最終階段的演化,可能發生劇烈的爆發,如超新星爆發。這也是為什麼參宿四作為超新星候選體受到廣泛關注的原因:它已經有800萬到850萬年的年齡,已經到了最終階段。

2019年到2020年期間,參宿四的亮度突然開始變暗。一時間網上充滿了參宿四即將爆炸的說法,它真的要爆炸了嗎?事實是並沒有,參宿四在2020年後逐漸恢複了亮度,開始穩定地發出詭異紅光。對此有科學家認為,它正處於氦燃燒早期,暫時還不會爆炸。

什麼是氦燃燒早期?

氦燃燒早期是恒星演化的一個階段,發生在恒星核心的氫燃燒完全耗盡後,開始進行氦核聚變的階段。在這個階段,恒星的核心會經歷一系列變化和重新調整,以適應新的能源來源。

當恒星的核心的氫燃燒耗盡時,核心會塌縮並升溫。這個過程會導致核心內的氦開始聚變,將氦核融合成更重的元素,如碳和氧。氦燃燒早期通常是恒星演化中的一個相對穩定的階段,恒星會繼續釋放出輻射和能量,但不會像超新星爆發那樣劇烈。

參宿四作為一顆超巨星,具有非常大的質量。這意味著它的引力非常強大,能夠抵抗核聚變過程中釋放出的能量,使恒星保持相對穩定的狀態。

在氦燃燒早期,恒星的核心會經歷逐漸增加的壓力和溫度,以維持氦核聚變反應的進行。這種壓力和溫度的增加會導致核心膨脹,使恒星的外層物質擴張。然而,參宿四作為一顆質量巨大的超巨星,在氦燃燒早期仍然能夠維持核心的穩定結構。它的質量和引力使得核心能夠抵抗物質的壓力和溫度增加,從而阻止了恒星的劇烈塌縮和爆炸。

然而,這並不意味著參宿四永遠不會發生爆炸。隨著恒星繼續演化,當氦燃燒早期結束時,核心的結構和能源供應將再次發生變化。在某個階段,恒星無法繼續維持核聚變反應,核心會繼續坍縮,可能引發核心坍縮超新星的爆發。



  

什麼時候爆發?

根據燃燒速度,此前參宿四的氫燃料大約使用了1000萬年,氦燃料的消耗速度是氫的10倍,也就是至少還需要100萬年時間。這波操作就可以讓大家洗洗睡了,畢竟這輩子大概率是看不到了。當然考慮到參宿四的質量並沒有確定,因此它也可能在百萬年內的任何一天爆炸,因此研究它也是有意義的。它的爆發可能會影響到地球嗎?

在銀河系的歷史上,已經發生過多次超新星爆發。目前已知的最近一次超新星爆發,可觀測到對地球有一定影響的,是公元1006年的SN 1006超新星。當時我國宋朝司天監周克明等人發現,SN 1006超新星爆發時的光度非常高,它在夜空中的亮度超過了金星,甚至幾個月內都可在白天看到。

地球上曾有幾次大滅絕事件就被認為源於超新星爆發,這是因為超新星爆發會釋放出大量的高能輻射,包括伽馬射線和X射線。這些輻射對地球的大氣層和生物體都有潛在的影響。高能輻射可以對生物體的細胞和遺傳物質造成損傷,對電子設備和通信系統產生乾擾。雖然一般情況下這些射線並不足以影響地球,但如果它的自轉軸朝向地球就麻煩了。高能粒子和宇宙射線將會朝向地球襲來,導致災難性後果。

幸運的是,參宿四的自轉軸與太陽系還相差30度以上,因此並不會對地球產生致命的威脅。天文學家們預測,一旦參宿四爆炸,它將成為一顆中子星或者一個8倍太陽質量的黑洞,由於質量較小距離較遠,即使它成為黑洞也對地球沒有威脅。