从地球上看参宿四超新星爆发会是什么样子？

如果你在一个晴朗的冬夜仰望星空，很难错过猎户座，它一只手臂持盾，另一只手臂高举向天空。一个被称为参宿四的明亮红点标志着猎户座的肩膀，这颗恒星奇怪的变暗现象吸引了观星者数千年。澳大利亚原住民甚至可能将其纳入他们的口头历史中。

今天，天文学家知道参宿四的亮度变化是因为它是一颗垂死的红超巨星，直径约为太阳的700倍。总有一天，这颗恒星会爆发成超新星，为人类带来一场天体表演，然后永远从我们的夜空中消失。

那次最终的爆炸解释了为什么当参宿四在2019年开始急剧变暗时，天文学家们感到兴奋。这颗第11亮的恒星亮度下降了两倍半。参宿四是否已走到生命尽头？虽然不太可能，但超新星出现在地球天空中的想法引起了公众的关注。

现在，新的模拟正在让天文学家更精确地了解在未来10万年内参宿四最终爆炸时，人类将看到什么。

从地球上看到的超新星

关于参宿四超新星从地球上会是什么样子，有各种各样的猜测，加州大学圣巴巴拉分校的天文学家安迪·豪厄尔厌倦了草图计算。他把这个问题交给了两名加州大学圣巴巴拉分校的研究生——贾里德·戈德堡和埃文·鲍尔，他们对这颗恒星临终前的日子进行了更精确的模拟。

天文学家表示，超新星将如何演变仍存在不确定性，但他们能够利用对超新星1987A的观测数据提高准确性，超新星1987A是数百年来已知距离最近的爆发恒星。

地球上的生命将安然无恙。但这并不意味着它会不被注意。戈德堡和鲍尔发现，当参宿四爆炸时，它将像半月一样明亮——比满月暗九倍——持续三个多月。

“所有这些亮度都将集中在一个点上，”豪厄尔说。“所以它将是天空中一个令人难以置信的强烈信标，会在夜晚投下阴影，并且你可以在白天看到它。全世界的每个人都会对它感到好奇，因为它将无法避免。”

他说，人类将能够在白天天空中看到超新星大约一年。而且，随着超新星余辉变暗，肉眼在夜间可见数年。

“当它完全消逝时，猎户座将失去它的左肩，”加州大学伯克利分校研究生萨拉菲娜·南斯补充道，她发表了几篇关于参宿四的研究。

参宿四的表演

不必担心恒星爆炸。超新星必须发生才能使辐射伤害生命——根据一些估计，可能只有几十光年远。参宿四远远超出这个范围，最近的研究表明它距离大约724光年，远远超出危险区。

但超新星仍然可能以一些令人惊讶的方式影响地球。例如，豪厄尔指出，许多动物利用月亮导航，并会被人造光线混淆。增加一个像月亮一样明亮的物体可能会造成干扰。不仅仅是野生动物会受到干扰；具有讽刺意味的是，天文学家自己也会面临困难。

“当月亮很亮时，天文观测已经很困难了，”豪厄尔说。“有一段时间不会有‘黑暗时间’。”

即使研究参宿四也将是一个独特的挑战。明亮的光线将压倒他们的仪器。

他补充说：“我们无法用大多数地面望远镜或大多数太空望远镜（例如Swift或）观测它。”相反，他们必须修改望远镜以收集少得多的光。

如果参宿四确实出乎意料地在我们有生之年爆炸，天文学家说将有充分的预警。地球上的仪器将在爆炸前最多一天开始探测到中微子或由爆炸产生的。

豪厄尔说：“想象一下，世界上很大一部分人熬夜凝视参宿四，等待灯光秀开始，当它开始时，整个星球都会欢呼。”

捕捉垂死的星星

但对于科学家来说，参宿四不必爆炸也能很有趣。它又大又亮，相对容易研究。

“从天文学家的角度来看，它令人着迷，因为我们可以非常近距离地研究一颗即将走到生命尽头的恒星，”南斯说。“参宿四的内部结构中正在发生一些迷人的物理现象。”

他们目前对正在发生的事情的最佳猜测源于天文学家对这颗恒星以及其他类似恒星的了解。正如南斯解释的那样，这项研究表明参宿四的亮度变化可能有多种原因。一些天文学家甚至怀疑几种不同的变暗机制正在同时发挥作用。

当红超巨星在其生命末期核燃料耗尽时，它们会开始膨胀并形成不断增长的气体和尘埃包层。随着这个包层变大，恒星的亮度也会增加。但这并不是像参宿四这样的恒星变暗和变亮的唯一方式。红超巨星表面也有巨大的对流单元——就像更大版本的——在那里，湍流使炽热的物质从恒星内部升起。一旦到达表面，部分物质会像巨大的放射性打嗝一样剧烈喷发到太空中，这可能会暂时改变其亮度。

参宿四的变暗甚至可能是它即将爆炸的证据。当物质从垂死恒星表面喷发时，它通常会碰撞，使其发光更亮。然而，南斯说，这种物质也可能正在遮蔽恒星，使其变暗。

无论根本原因是什么，这种奇怪的行为最终都将为红超巨星临终的日子提供新的见解。而人类将坐在前排观看。

“参宿四为天文学家提供了一个绝佳的环境，可以在它爆炸前研究这些核燃烧的最后阶段，”南斯说。