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“參宿四”是一顆位于獵戶(hù)座肩部的紅色恒星，夜空中異常明亮、肉眼清晰可見(jiàn)，近期出現(xiàn)神秘的變暗現(xiàn)象，吸引全世界天文學(xué)家關(guān)注。

8月5日，《自然—通訊》在線發(fā)布了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員趙剛領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)的最新成果，他們通過(guò)對(duì)從山東大學(xué)威海天文臺(tái)獲得的高分辨率近紅外光譜進(jìn)行分析，揭示參宿四神秘變暗原因是表面出現(xiàn)了恒星巨黑子。

參宿四（獵戶(hù)座α）是離地球最近的紅超巨星之一，非常明亮，在夜空中肉眼清晰可見(jiàn)。2019年10月和2020年3月期間，它變暗了一個(gè)星等，是近幾十年來(lái)觀測(cè)到的最顯著的變暗現(xiàn)象。（左圖：藝術(shù)家對(duì)變暗的參宿四想象圖，繪圖：Alena ALEXEEVA；右圖：山東大學(xué)威海天文臺(tái)任大勇供圖）

2019年10月至2020年2月，天文學(xué)家觀測(cè)到參宿四變暗了約一個(gè)星等，這是近50年來(lái)它最顯著的一次變暗現(xiàn)象。對(duì)此，全球天文學(xué)家提出幾種可能的解釋?zhuān)绯滦潜l(fā)前演化階段、塵埃云的遮擋或恒星光球亮度的變化。

參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星，因此近紅外波段是研究參宿四這類(lèi)紅巨星最合適的觀測(cè)波長(zhǎng)。研究人員從山東大學(xué)威海天文臺(tái)獲取了參宿四變暗過(guò)程的高分辨率近紅外光譜，并對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段?！皯{借我們的光譜分析優(yōu)勢(shì)，我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因?！痹撗芯康耐ㄓ嵶髡呲w剛說(shuō)。

進(jìn)行光譜分析時(shí)，研究人員還開(kāi)發(fā)了一種特殊的方法來(lái)確定紅巨星的有效溫度。“我們的方法是基于對(duì)光譜中TiO和CN分子線的測(cè)量。恒星溫度越低，其大氣中形成和存在的分子就越多，恒星光譜中的分子線也就越強(qiáng)。在更熱的大氣中，分子很容易分解，無(wú)法存在?！边@項(xiàng)研究的第一作者、國(guó)家天文臺(tái)博士后索菲婭·阿列克謝娃說(shuō)。

“我們發(fā)現(xiàn)，2020年1月31日，參宿四在最低光度下的有效溫度是3476K。然而，亮度恢復(fù)后的2020年4月6日，其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現(xiàn)象。”索菲婭·阿列克謝娃說(shuō)。

那么，是什么導(dǎo)致有效溫度下降170K？研究人員推測(cè)，可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象。這些黑子很可能是對(duì)流流動(dòng)或冷對(duì)流元形成的，并廣泛存在于這些恒星中。

趙剛說(shuō)：“我們的發(fā)現(xiàn)將有助于更好理解紅超巨星的性質(zhì)，紅超巨星也是宇宙中重元素增豐的主要貢獻(xiàn)者?！?/p>

來(lái)自山東大學(xué)和美國(guó)密蘇里大學(xué)的天文學(xué)家參與了此項(xiàng)研究。（甘曉）