如何在注定毀滅的恆星表面,「生命」沸騰得比理論預測的更久

作者: Uliana S

如何在注定毀滅的恆星表面,「生命」沸騰得比理論預測的更久-1
ALMA 捕捉到 Betelgeuse 恆星的驚人圖像。圖像來源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/W. Dent 等.

參宿四是獵戶座中的紅超巨星,是同類恆星中距離最近、最明亮的之一。其角大小使得現代儀器能夠觀察其表面細節。在2023年八月,天文學家將ALMA望遠鏡陣列以最長配置對準它,達到了高達7毫角秒的解析度。這使得我們能夠以前所未有的清晰度窺視恆星半徑1–2處的大氣層。

在毫米和亞毫米波段連續輻射顯示,在這些波長下恆星的主要「表面」是光學厚的光球層,其半徑約為光學半徑的1,1–1,3。其平均溫度約為2300開爾文。然而,在這個相對平坦的背景上,有兩個較熱的區域:一個在東北方,一個在西南方。其中最亮的是東北方的區域,比周圍等離子體熱約800開爾文。當科學家將新數據與2015年ALMA在相似波長的觀測進行比較時,發現這個熱區的位置和強度幾乎沒有變化。該結構至少持續了七年。

這種穩定性令研究人員感到驚訝。紅超巨星中大尺度對流的模型預測,巨大的上升熱氣體細胞應該壽命短得多。熱點似乎與這些細胞產生的衝擊波有關,將能量拋向外層。同時,光球層本身並非球形:半徑的偏差達到正負百分之六。微弱的輻射延伸得更遠——直到恆星半徑的2,5處,與一氧化矽和一氧化碳分子的團塊狀輻射規模一致。

氣體外殼在七年內明顯變化,但在發射或吸收線中沒有發現恆星自轉的跡象。熱區位於假設的極點附近,這可能表明極地區域的對流更為穩定。

由W.R.F. Dent領導的科學家團隊進行的研究結果,發表於論文《ALMA high resolution observations of Betelgeuse: Persistent structure spanning the inner atmosphere》。該論文的預印本於2026年8月19日出現在arXiv上(arXiv:2608.19339),而論文本身已被期刊接受發表。 天文學 & 天體物理學

參宿四是一顆終將爆發為超新星的恆星,而它現在已經在流失物質,豐富著星際介質。我們在其表面所見的並非混亂,而是一種複雜、長壽的圖樣,由內部的物質流動所產生。巨大的對流胞、衝擊波、分子殼層——這一切都是同一個過程的一部分,將恆星內部與其周圍的空間聯繫起來。當人類仰望天空時,這顆最近的超巨星之一繼續揭示著宇宙中最狂暴的角落是如何有序而壯麗地運作。

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