天文学家们捕捉到了据信是参宿四的恒星伴星的图像——这不仅是世界上首次探测到一颗围绕超巨星运行的恒星，而且还解决了一个困扰天体物理学家数百年的谜团。这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。
参宿四：一个恒星之谜
天文学家们利用NASA-NSF资助的、国际双子座天文台的一部分——双子座北望远镜上的“Alopeke”仪器（由美国国家科学基金会（NSF）部分资助并由NSF NOIRLab运营），发现了一颗以极其紧密的轨道围绕参宿四运行的伴星。这一发现回答了千年来关于这颗著名恒星亮度为何大约每六年周期性变化的问题，并为其他变星红超巨星背后的物理机制提供了见解。这颗伴星在这里呈现蓝色，因为根据该团队的分析，它很可能是一颗A型或B型星，由于它们的高温，两者都呈蓝白色。“Alopeke”由NASA-NSF系外行星观测研究计划（NN-EXPLORE）资助。（图片来源：国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA 图像处理：M. Zamani (NSF NOIRLab)）
国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA 图像处理：M. Zamani (NSF NOIRLab)
参宿四是我们最近的红超巨星——一颗随着生命接近尾声而膨胀的橙红色恒星。它位于猎户座，距离地球约700光年，半径约为太阳的700倍。
它也是夜空中最亮的恒星之一。尽管它的亮度已知会波动——这一事实已被科学家记录了约200年，并且被原住民社会报告了更长时间。这颗超巨星经历了一个持续约400天的主变期和一个持续约六年的更长的次变期。
对这种变化的一种解释是存在一颗伴星。然而，直到现在，还没有观测结果证实这一假说。
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太空中的一个斑点
NASA艾姆斯研究中心的高级研究科学家史蒂夫·豪威尔和他的团队部署了一台名为“Alopeke”（夏威夷语意为“狐狸”）的斑点成像仪，它被安装在双子座北望远镜上。使用斑点成像技术使天文学家能够避免大气畸变，因为其短曝光时间允许在快速连续拍摄数千张图像。从这些短曝光中提取信息以生成高分辨率图像。
该团队特别查看了两组观测数据——一组来自2020年，第二组来自2024年。第一组是在“大变暗”事件期间拍摄的，当时参宿四的亮度急剧下降，导致一些人猜测它即将发生超新星爆发。后来证实这是尘埃云造成的。在这些观测中没有伴星的迹象，很可能是因为参宿四遮蔽了这颗星。然而，在2024年的第二组观测中，有伴星的证据。
豪威尔在一份新闻稿中说：“双子座北望远镜获得高角分辨率和清晰对比度的能力，使得参宿四的伴星能够被直接探测到。”“预测参宿四伴星的论文认为，可能没有人能够对其成像。”
根据图像，研究人员计算了参宿四和伴星之间的距离，并确定两者之间的距离约为地球和太阳之间距离的四倍。
数据显示，这颗伴星是一颗A型或B型前主序星。这意味着它年轻，发出蓝白色光，并且尚未在其核心开始燃烧氢。它被认为是太阳的1.5倍大，比参宿四暗六倍。
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过早的结局
Alopeke的发现不仅有助于解释参宿四为何经历相对暗淡的时期，而且还能提供关于其过去和未来的线索。尽管处于非常不同的生命阶段，参宿四及其伴星很可能同时开始生命。据认为，后者最终将因强大的潮汐力撞向其更大的邻居，导致其死亡——豪威尔和他的团队预测这一事件将在未来10,000年内发生。
国际双子座天文台的NSF项目主任马丁·斯蒂尔在一份新闻稿中说：“解决困扰了数百年的参宿四问题将是一个引人注目的突出成就。”该团队希望这项研究中使用的方法将使未来同样令人兴奋的发现成为可能。
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《天体物理学杂志通讯》。对参宿四恒星伴星的可能直接成像探测
NASA。什么是参宿四？探秘这颗奇特而不稳定的恒星
