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參宿四的距離比以前估計的近,十萬年內將爆發超新星

參宿四是一顆位於獵戶座的紅超巨星,也是冬季大三角的成員之一;一直以來,參宿四被當做對太陽系威脅最大的恆星之一,原因是參宿四隨時有可能爆發超新星,尤其是去年以來,參宿四經歷了多次顯著的變暗現象,視星等在數月內下降了差不多兩個等級,人們一度猜測是超新星爆發的前奏。

參宿四的距離和大小

最近,科學家利用新的方法,測量了參宿四的大小和距離,發現參宿四的距離為548光年(以往估計值640光年),半徑是太陽的750倍(以往估計值為1000倍);該論文發表在《天體物理學雜誌》上,主要作者是澳大利亞科學家Meridith Joyce。

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對參宿四距離的測量並不是一件簡單的事,在過去幾十年中,不同的方法得到的距離從330光年到800光年不等,比如2017年的一項研究得到是724光年,天文學上對一個天體距離的測量非常重要,只有先得到天體的準確距離,我們才能知道天體的尺寸以及演化階段。

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對於距離不遠的恆星,最為常見的就是三角視差法,我們可以利用地球在太陽系軌道中的不同位置,與太陽系外恆星形成的視角差,來確定該恆星的距離,距離越遠,視角差越小,比如距離太陽系最近的恆星比鄰星,視角差為0。772角秒(1度=3600角秒)。

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當恆星距離太遠時,三角視差法的誤差將會非常大,甚至是大氣干擾帶來的誤差都能淹沒觀測資料,科學家此次對參宿四的測量,使用了歐洲航天局發射的高精度視差測量衛星,並利用三個獨立模型來修正資料,最終得到了參宿四的距離為548(-49/+88)光年,大小是太陽的750倍。

參宿四亮度變化的原因

關於參宿四亮度變化的原因有很多解釋,比如星際塵埃的遮擋、參宿四自身物質的對流活動、超新星爆發前的星震等等,參宿四本身就是一顆變星,在過去幾十年內亮度發生過很多次變化。

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但是前面幾次亮度變化比較劇烈和異常,比如在2020年2月亮度減弱到了正常亮度的37%,然後又逐漸恢復亮度,到了5月份又開始變暗。

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此次研究人員根據觀測資料進行分析,認為參宿四的亮度變化很可能是恆星脈動引起的,參宿四這樣的紅超巨星會經歷100多萬年的氦元素融合階段,參宿四的核心目前正在燃燒著氦,進而轉化為碳、氧等元素,最後形成鐵元素,一旦鐵元素開始形成,就意味著距離超新星不遠了,就目前而言,在參宿四爆炸之前或許還有10萬年的時間。

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超新星爆炸會怎樣?

2017年的一份科學研究表明,超新星爆炸的危險距離是50光年(只針對中小質量的超新星,超超新星的致死範圍更遠);所以對於500光年外的參宿四來說,即便超新星爆炸對地球的影響也很有限,而超新星最後會留下一顆中子星或者黑洞,在兩極產生的射流擁有恐怖的殺傷力, 並延伸到幾百光年之外,好在參宿四的自轉軸方向與太陽系位置相差了20°,並不會直接掃過太陽系。

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據估計,當參宿四爆炸時,視星等能達到-10以上並持續數週,峰值時與滿月亮度相當,絕對亮度超過太陽的1000億倍,到那時對人類來說或許並不是災難,而是一場奇妙的宇宙燈光秀。

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參宿四的超新星爆發模擬圖

以前超新星對地球的影響

從數學機率上看,在銀河系中,一個世紀內大約會發生兩次超新星爆炸,如果超新星距離地球太近,將會對地球生命造成嚴重影響。

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比如3。6億年前的泥盆紀大滅絕事件,造成地球上75%的物種消失,就有很大可能是近地超新星造成的;還有260萬年前的一顆超新星,大約距離地球150光年,消滅了大型海洋生物,儲存在海底沉積物中的鐵-60同位素證明了這點,而鐵-60通常在超新星中產生,在到達地球時會產生μ介子,μ介子具有很強的穿透力,能引發癌症和基因突變,對於大型動物來說輻射劑量會大幅上升。

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甚至人類直立行走都有可能和超新星有關,有研究表明,在數百萬年前一顆超新星爆發,產生的高能射線在到達地球時,引發地球電離層的頻繁放電,從而導致當時非洲森林的嚴重火災,最後非洲演化為草原,人類的祖先告別森林,從樹上下來走向草地,為了在草地上更好地觀察危險,逐漸學會了直立行走。

雖然這些研究還沒有完全被證實,但也說明了超新星爆發對地球生物的影響是非常大的,相信在未來也是如此。

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