冬天時，晚上在家門外抬頭一看就能見到獵戶座的英姿，擁有許多亮星的他就算在城市的夜空也有機會現身，基於這個原因，獵戶座可能是很多人所認識的第一個星座。然而，筆者在2020年1月某次在家門前看到獵戶座時，卻感到有些陌生…… 參宿四出事了：The Great Dimming of Betelgeuse 參宿四位於獵戶座右肩，是一顆紅超巨星，明亮的橘紅色光芒使得他在獵戶座中顯得特別突出。他在2019年的秋天被發現亮度開始減弱，並且在2020年2月減少了原本亮度的2/3，這次參宿四亮度下降的事件被稱為the great dimming of Betelgeuse。不只是天文學家們感到不解，也引起許多觀星人士的討論，有人猜測參宿四可能即將要爆炸了，但也有人推測參宿四至少還能再撐個十萬年。如果參宿四真的爆炸了，那將會是一場非常壯觀的演出，他將能與滿月的亮度匹敵，並且在白天也能被看見！最後，參宿四在2020年2月底至3月初開始回歸到他原本應有的亮度，看來他最近是不會爆炸了，天文學家們探討的方向轉為去了解參宿四變暗還有什麼其他的原因。 萬一參宿四真的爆炸了？（影片） 圖片：由歐洲南天天文台的甚大望遠鏡所拍攝。最左側2019年1月亮度正常，但是自2019年秋天自2020年春天，參宿四亮度變暗。2020年四月後其亮度已回到正常水準。（版權：ESO/M. Montargès et al.） 認識參宿四和紅超巨星：動如參與商 在夜空中可以注意到最亮的兩顆橘紅色星星，夏季與冬季各有一顆，分別是天蠍座的心宿二和本篇的主角：獵戶座的參宿四。兩顆同為紅超巨星，顧名思義就是他們所發出的光偏橘紅，而且體積超大，在赫羅圖右下的位置。紅超巨星是大質量的恆星即將走向生命終點的階段，大約8～40倍太陽質量的恆星會經歷這個階段，質量較小的恆星可能只會發展成紅巨星，他們的形成原理是相似的，差別在於質量。主序星是恆星年輕的時期，在主序星這個階段恆星的能量來自高溫、高密度，靠近核心的氫原子核融合成氦原子，在這個過程中喪失的質量被轉換為能量。（恆星獲取能量的反應不只一種，此處暫時略而不提）恆星這麼大的質量代表著重力也很大，幸好，在核心處產生的能量維持了該處較高的壓力，使得恆星不致因重力而塌縮。一旦核心的氫耗盡了，恆星內部的壓力抵擋不了重力，恆星會塌縮。重力位能轉換成熱能使得更多的氫，或是甚至點燃氦等原子開始更劇烈的核融合，這樣劇烈的反應造成的壓力反而使得重力吃不消了，恆星就會膨脹的非常巨大，由於表面積變大，表面有效溫度變低，看起來也就呈現橘紅色。 獵戶座與參宿四，圖片版權Adam Block, Steward Observatory, University of Arizona 黯然失色/轟轟烈烈 我們現在知道紅超巨星代表著一顆恆星的生命即將走向終點，不過為什麼他的亮度變暗，學者就猜測他可能會爆炸呢？在紅超巨星試圖平衡由外往內的重力，以及由內往外的壓力時，體積可能膨脹，之後又收縮，點燃一層一層的核融合反應，然而因為原子束縛能的不同，鐵元素核融合並不會再產生能量，反而會消耗能量，因此核融合到了鐵就不會繼續下去。當這顆紅超巨星的鐵核達到某個質量的極限，恆星鐵核會發生內爆並再度快速收縮，因為高溫引發核反應產生許多中子與微中子，向外傳遞的震波將周圍的物質向外推擠，這樣的過程將導致他成為一顆超新星，之後便壯烈地爆炸。由於紅超巨星體積太龐大，重力對於外層氣體影響較弱，在一些反應的作用下，外層氣體可能發生體積的脹縮（這被稱作恆星「脈動」），因此紅超巨星會發生光度的周期性變化其實是正常的。但這次事件參宿四的亮度比起二十世紀任何時候都暗，或許跟星球本身大規模的體積變化有關，因此才引起了他是否即將爆炸的討論。 解開參宿四的謎團 最近有一篇法國的研究登上了《nature》期刊，算是在這個變暗的事件一年多後，解開了這個謎團。研究人員使用歐洲南天天文台的甚大望遠鏡的觀測資料和電腦模擬結果相比對，發現在參宿四被發現亮度變暗之前，曾噴出氣體雲。2019年的秋天，參宿四週期性的脈動使得恆星表面溫度下降，周遭的氣體雲便凝結了，阻擋了參宿四的星光，使得在地球上的觀測到的亮度下降了。研究中也提及，不僅這次的參宿四亮度變暗的事件並非超新星爆炸的前兆，超新星爆炸甚至可能毫無前兆。 解開參宿四之謎（影片） A dusty veil shading Betelgeuse during its Great Dimming（期刊內容） 補充 這裡提到了一些恆星演化的相關知識，但都只是非常簡略的帶過，恆星演化過程其實相當的複雜，仍有太多細節是專家學者們都還不了解的。套用某個教授的譬喻，人類被侷限在地球上想了解透徹恆星的生老病死，就像只能坐在咖啡廳的位置上一整天，觀察形形色色的行人就要歸納出人類的一生一樣困難。總之，恆星演化可以討論的內容很豐富而且很好玩！以後也許可以再來介紹得更詳細一些。 參考文章 如果能更了解這次事件的前因後果，對於恆星演化的知識也能理解更多！:) https://www.space.com/betelgeuse-star-weird-dimming-dust-cloud https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200228142009.htm https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/12/25/is-betelgeuse-about-to-explode/?sh=7a3d756647bf http://cse.ssl.berkeley.edu/bmendez/ay10/2000/cycle/snII.html
