危险的参宿四比太阳大7亿倍,随时有爆炸的可能?科学家给出时间( 二 )


但是此时的恒星内部已经没有能量可以对抗重力 , 于是核心就会瞬间坍缩 , 发生超新星爆发 。 而后它的命运就会根据质量来决定它是成为宇宙的饕餮——黑洞 , 还是继续发光发热的中子星 。

黑洞具有超强引力 , 光线都无法从它们的事件视界中逃逸
而此时的参宿四就处于红超巨星阶段 , 当它内部的元素燃尽时 , 也会发生超新星爆发 。
参宿四的变化近年来 , 参宿四的一些变化引起了科学家的注意 。 据观测 , 从1993年到2008年 , 参宿四的体积一直在缩小 , 其半径已经比从前小了15% 。 急速缩小的体积 , 也就意味着它的重力在面临崩溃 。
并且从2019年12月开始 , 参宿四开始逐渐变暗 , 这让不少科学家都认为它可能随时都要爆炸 。 直到2020年开头的几周 , 它的亮度已经降到了原本的36% , 整整变暗了2/3的亮度 , 让科学家更是确信我们将看到一场持续几个月的超新星爆发现象 。

参宿四的光度变化 , 周期变化不确定、忽亮忽暗
根据参宿四的质量和体积 , 若它发生超新星爆发 , 成为中子星和小质量黑洞的概率相当 。 而当它爆炸的时候 , 它的绝对星等可能会达到-17等 , 亮度可能是满月的三倍 。
不过这颗参数四并没有科学家们想象的那么乖巧 , 它似乎只是跟我们开了个“关灯”的玩笑 。 因为到2020年3月的时候 , 它的亮度已经恢复如常 。

2019~2020光变化曲线

  • 为什么会变暗?
科学家在《天体物理学杂志通讯》上发表了一项研究 , 表明这颗恒星的实际在过去十几年来 , 并没有什么变化 。
而导致它的亮度变暗的原因 , 应该是我们的视线 , 被恒星以尘埃云的形式所脱落的物质挡住 。

近年来变亮的参宿四的形态
科学家称 , 这种现象在红超巨星的生命周期中时常会发生 , 而这些脱落的物质会以尘埃的形式凝结在恒星的周围 , 并且吸收恒星的部分光线 。 所以我们才会在短短几个月的时间 , 观测到它“变暗”的现象 。
参宿四会爆炸吗?那么参宿四到底会不会爆炸呢?作为一个已经接近寿命晚期的恒星 , 参宿四一定会发生爆炸 。 那它到底会在什么时间发生爆炸呢?科学家对此展开了研究 。

一光年为9.4607×10^12千米
从发现参宿四在变暗之后 , 澳大利亚国立大学的天文学家梅里迪思·乔伊斯(Meridith Joyce)就带领团队展开了对参宿四的研究 。
研究得出的结论是 , 参宿四发生超新星爆发的时间大约会在90万年以后 。

超新星爆发的构想图
这个时间的结论 , 其实是根据恒星内部元素燃烧的时间得出来的 。 对于参宿四这样的大质量恒星 , 发生超新星爆炸一般就是以“核心坍缩”的形式出现 。 那么参宿四的内部元素已经燃烧到哪个阶段了呢?
  • 大质量恒星内部的元素燃烧
我们先来了解一下大质量恒星内部元素的燃烧过程 。

核心产生的光子突破物质来到光球层 , 是随机的前进方向
首先 , 恒星会在主序星阶段大量燃烧氢元素 , 这个过程持续的时间最长 。 此时恒星内部的温度可以达到1000万℃ , 将全部的氢元素燃烧完成大概会需要1000万年左右 。
氢元素的然后会发生核聚变产生氦元素 , 此时的恒星内部已经开始坍缩 , 温度也会升高至2亿℃ 。 随后氦元素的燃烧也开始了 , 这个过程会大约持续100万年左右 。

氘氚核聚变示意图
氦元素核聚变产生的碳和氧 , 又会在10亿℃的高温下 , 继续燃烧发生核聚变 , 此时的时间已经缩短至大约1千年 。
碳元素的燃烧会产生更多的重元素 , 比如氖元素、钠元素、镁元素和铝元素 , 此时燃烧它们的温度达到15亿℃ , 只需要燃烧3年左右 。

超新星爆发形成的星云 , 图是不同波段下的蟹状星云图
上述元素在20亿摄氏度的高温下 , 会产生硅元素、硫元素、钙元素和氩气 , 此时的燃烧时间只有110天 。
最后当这些元素燃烧完后 , 就会产生铁 , 这个过程只需要短短14天 。 但是铁原子核的聚变不会释放出能量 。

发生了超新星爆发的船底座AG的2014年和2021年图像对比
当恒星内部的元素燃烧至此时 , 就会因为核心没有能量抵抗恒星自身的重力 , 使得核心迅速坍缩 , 这个速度可以达到光速的20% 。

推荐阅读