巨星参宿四的沸腾表面可能正在创造一种错觉

“它仍然感觉有点像科幻电影，好像我们去过那里近距离观看它。结果是如此令人兴奋”。

来自参宿四模拟的快照显示了对流如何主导其表面（右）

蓝色斑块显示了参宿四远离地球的区域，红色区域是向地球移动的区域。（图片来源：MPA/Ma,Jing-Ze et al）

最近对位于猎户座的参宿四星的观测，创造了一个关于红超巨星的谜团。他们认为，它的旋转速度远远超过其大小的恒星应该能够旋转的速度。现在，由博士生马晶泽领导的马克斯·普朗克天体物理研究所的一个团队可能对参宿四的旋转速度做出了解释。也许，研究人员说，这实际上是恒星表面剧烈沸腾所造成的幻觉。马和他的同事们认为，这颗恒星冒泡的表面可能会被误认为是自转，即使是最先进的望远镜也是如此。这个错误可能会导致观测者相信距离地球500到600光年的参宿四似乎比正常情况下的旋转速度更快。

对于如此巨大的恒星来说，旋转的速度似乎比可能的更快。对大多数人来说，星星只是天空中发光的点。我们的结果再次强调，像参宿四这样的恒星在表面上有如此剧烈的沸腾运动，我们可以在望远镜中看到这些运动，”马告诉空间网站。“作为理论家，我们非常兴奋，我们可以从模拟中做出预测，这些预测将在未来几年内与观测结果进行测试。”参宿四是一颗臭名昭著的红超巨星，最近当它的变暗导致科学家推测它可能即将爆炸时成为头条新闻。

“大多数恒星只是夜空中的微小光点。参宿四是如此之大，而且离我们很近，使用最好的望远镜，它是我们真正观察和研究其沸腾表面的极少数恒星之一，”马克斯普朗克天体物理研究所所长塞尔玛·德·明克在一份声明中说：“感觉还是有点像科幻电影，好像我们去过那里近距离观看。结果是如此令人兴奋”。

参宿四，参宿四，参宿四！

参宿四是北半球地球上最亮的恒星之一，这意味着它被充分研究过，但正如对其变暗的观察所显示的那样，这并不意味着它不能提供惊喜。

参宿四的直径超过6.2亿英里（10亿公里），比太阳大1000多倍，是已知宇宙中最大的恒星之一。如果太阳和参宿四互换，红超巨星放在太阳系的中心，它将吞没水星、金星、地球和火星，其大气层一直延伸到木星的轨道。这样的大质量恒星预计具有相对稳定的旋转速度。这是因为当恒星在红巨星阶段“膨胀”并膨胀时，角动量守恒表明它们的自转应该减慢。

这类似于地球上的溜冰者降低并展开手臂以减缓旋转。然而，最近对参宿四的观测，特别是使用位于智利北部的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）进行的观测显示，参宿四的旋转速度约为每小时11,200英里（每秒5公里），这大约是喷气飞机八倍的速度。

ALMA是一个由66个无线电天线组成的天文台，它们共同组成了一个望远镜，它发现参宿四的一半似乎正在接近地球，而另一半似乎正在后退。正是参宿四外层的这个所谓的“偶极径向速度图”，科学家们解释为快速旋转。然而，这种解释取决于参宿四被认为是一个完美的圆形球体，而新研究的研究人员指出，事实并非如此。这颗红超巨星的表面充满了沸腾的气泡。事实上，其中一些气泡与地球围绕太阳的整个轨道一样大。这些气泡由一种称为对流的热传递机制提供动力，可以以高达6.7万英里/小时（30公里/秒）的速度上升和下降，大约是阿尔忒弥斯任务的载人飞船猎户座飞船的三倍。

为了分析参宿四这张精确的气泡照片，该团队开发了一个新的后处理计算机软件包，以模拟合成ALMA图像，并将其与非旋转红超巨星的3D辐射流体动力学模拟进行比较。这表明，在参宿四一侧升起的一团沸腾的气泡，当另一团沸腾的气泡落在另一侧时，会产生一个偶极径向速度图。该团队说，这种对流在实际的ALMA观测中会变得模糊，使其与快速旋转无法区分。事实上，研究人员发现，在大约90%的模拟中，参宿四会被解释为以每小时数万英里的速度旋转，因为红超巨星表面上的这种大规模沸腾。然而，如果团队的建模是错误的，可能还有其他解释。例如，它可能表明这颗红超巨星很久以前就在进行一些恒星自相残杀。“如果参宿四最终还是在快速旋转，那么我们认为它一定是被旋转的。

“如果参宿四最终还是在快速旋转，那么我们认为它一定是在吃了一颗围绕它运行的小伴星后旋转起来的。de Mink补充说。发现表明红超巨星参宿四实际上是2000年前的黄色-令人费解的参宿四星终究会在我们的有生之年爆炸吗？-这就是超巨星参宿四变成超新星的样子该团队现在将利用对参宿四的进一步观察来评估其旋转速度，并更好地了解其沸腾表面如何影响这些测量，从而将他们的模型进行测试。“对于像参宿四这样的巨大沸腾恒星，我们仍有很多不了解的地方。它们是如何真正工作的？它们是如何失去质量的？哪些分子可以在其流出物中形成？为什么参宿四突然变亮了？研究合著者和CNRS天文学家Andrea Chiavassa说。“我们正在努力工作，使我们的计算机模拟变得越来越好，但我们真的需要来自ALMA等望远镜的令人难以置信的数据。”该团队的研究发表在2月份的天体物理学杂志上。

By: Robert Lea

Fy: 何丹怀（懷）

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