比太阳大15亿倍,危险的参宿四随时会爆炸?科学家给出答案

文|科普圈

宇宙浩瀚无垠,人类目前所探索的天文领域,于宇宙而言不过是九牛一毛而已。在太阳系中,太阳是绝对的中心,独占太阳系99%的物质,吸引着水星、金星、地球等天体围绕着它运动。

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中国有句古话,“人外有人,天外有天”,这句话用在天文领域也适用。太阳给予我们光和热,体积是地球的130万倍,但它,只是无数恒星中的一员。

太阳的直径大约为140万千米,它的大小能够装下一百多万个地球。宇宙中,有许多恒星比太阳还大、还亮。

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在衡量恒星的数据时,我们习惯用“太阳半径(用R 表示, 指太阳)”和“太阳质量(用M 表示)”,以及“太阳亮度(用L 表示)”来表达。

目前已知体积最大的恒星是盾牌座UY,半径约为1708 R ,体积将近是太阳的50亿倍

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而在诸多恒星中,有一颗红超巨星格外引人注目,甚至多次出现在科幻作品中,它就是参宿四。这颗恒星在古时候就受到人们注意,近年来更是引发了不少讨论。

步入晚年的参宿四

参宿四距离地球大约640光年,位于猎户座的“右肩”上,按照拜耳命名法,它也叫作“猎户座α(αOrionis或αOri)”。在全天亮度最高的星星中,它排名第九或第十。

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在寒冷的冬季,参宿四在夜空中依然清晰可见,并且跟天狼星、南河三构成有名的“冬季大三角”

参宿四非常巨大,它的质量是18-19M 半径为1000R 。如果把它放到太阳的位置上,那么水星、金星、地球、火星、小行星带,都可能被它吞噬,甚至木星也可能无法逃脱。

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参宿四之所以这么巨大,是因为在恒星演化的过程中,它已经算是处于晚年了。这里的“晚年”,是以一颗恒星的演变历程来衡量的。

如果以成长时间为尺度,参宿四其实还很年轻,跟已经46亿年的太阳比起来,不到一千万年的它还是个小孩子。

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但是,参宿四的质量和体积太大了,因此核聚变的速度非常快。也就是说,它以极快的速度成长着,此时的它已经走到了生命的黄昏阶段,在肆无忌惮地挥霍光和热。

参宿四的宿命

不同质量的恒星,演化的结局有所区别。质量较小的恒星,在生命的末期会坍缩,留下内核,成为体积矮小、散发淡淡白光的白矮星,我们的太阳就是这个结局。

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有些恒星质量更小,小于0.08M ,只能形成褐矮星;质量小于0.01M 的恒星,最后演化成为行星

质量大于等于8-10M 的大质量恒星,则很有可能在生命走到尽头时发生“超新星爆炸”,释放出巨大能量。

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一颗“超新星”释放的能量,相当于太阳一生中的辐射能量总和。在最亮的时候,一颗“超新星”的亮度比得上一个星系。

超新星内核坍缩的速度可达每秒七万千米,如果原始恒星质量低于20M ,坍缩后的产物将会是中子星

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如果原始恒星质量大于20M ,其剩余质量将会超过TOV极限(中子星的质量上限),所以它会继续坍缩,成为黑洞

如果是质量超过50M 的超大质量恒星,那么它极有可能直接跳过超新星爆发的过程,直接坍缩为黑洞

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参宿四的质量是18-19M ,它的未来是经历超新星爆炸,然后核心坍缩,成为一颗致密的中子星

中子星的密度比地球上任何物质的密度都要大很多倍,达到每立方厘米8^14~10^15克,相当于每立方厘米重1亿吨以上

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中子星可分为三种,一是普通中子星;二是脉冲星,有些中子星会残留一部分超新星爆炸的能量,形成自转速度极快的脉冲星,自转周期小到0.0014秒;三是比脉冲星更神秘的磁星

参宿四随时有可能爆炸?

我们已经得知参宿四的结局,那么这个结局将何时到来?会不会波及到地球?世界末日要来了吗?科学家给出了答案。

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科学家发现,从2019年10月开始,参宿四一直在变暗,在2020年创下最低亮度记录,这似乎预示着它“大限将至”。现有研究表明,它未来很快会成为一颗“超新星”。

当然,这里的“很快”并不是我们常说的几个月或是几年,恒星的一生是如此漫长,并且其内部结构十分复杂,存在许多不确定性。

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根据以往观测到的恒星演化路线,参宿四这样质量的恒星,会经历大约10万年的衰亡期,然后超新星爆炸。

加州大学的天文学家阿列克谢.菲利彭科说:“请不要屏住呼吸等待大爆炸,除非你能持续屏住呼吸十万年。”

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那么,参宿四变为超新星时,会否威胁到地球?爆炸发生时,身处地球的人们可以一饱眼福了。

届时连续几个星期内,无论白天还是黑夜,人们都能看到一个亮点,晚上的时候甚至比满月还亮,甚至于天空中将出现“两个月亮”的奇景。

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不过不用担心,参宿四爆炸并不会威胁到地球本身。它虽然是一颗比太阳重十几倍的大质量恒星,但质量还没有大到能够产生极强的伽马辐射,而且它距离地球640光年,所以不会破坏到地球大气层。

不过,如果天空出现“两个月亮”,那么爆炸对那些依靠月亮导航的生物,可能会带来一定的负面影响。

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页面更新:2024-05-09

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