哈勃太空望远镜帮助揭示槟榔调光的奥秘

NASA / ESA哈勃太空望远镜的最新观测结果表明，巨大恒星Betelgeuse的意外变暗很可能是由大量热物质喷射到太空中形成的，形成的尘埃云阻挡了来自恒星表面的星光。这位艺术家的印象来自于2019年底使用欧洲南方天文台超大型望远镜上的SPHERE仪器拍摄的Betelgeuse图像。

NASA / ESA哈勃太空望远镜的最新观测结果表明，巨星Betelgeuse的出人意料的变暗很可能是由于大量热物质喷射到太空中而形成的，形成了尘埃云，阻挡了来自Betelgeuse表面的星光。

槟榔是一颗衰老的红色超巨星，由于其核心核聚变过程发生了复杂的，不断变化的变化，所以其尺寸已经膨胀。这颗恒星是如此之大，以至于如果它取代了太阳系中心的太阳，它的外表面将延伸超过木星的轨道。Betelgeuse变暗的史无前例的现象始于2019年10月，即使肉眼也无法察觉。到2020年2月中旬，这颗怪物恒星的亮度下降了三倍多。

这种突然的变暗使天文学家感到迷惑不解，他们试图发展理论来解释这种突然的变化。多亏了哈勃望远镜的新观测结果，一个研究小组现在建议，当超热等离子体从恒星表面大型对流单元的上升流中释放出来并穿过热大气层到达较冷的外层时，会形成尘埃云，在该处进行冷却并冷却。形成的灰尘。从2019年底开始，形成的云层阻挡了恒星表面约四分之一的光线。到2020年4月，恒星已恢复正常亮度。

这是用哈勃太空望远镜拍摄的除太阳之外的恒星的第一张直接像。被称为Alpha Orionis或Betelgeuse的红色超大恒星，标志着冬季猎户星座Orion的肩部。哈勃望远镜的影像揭
示了巨大的紫外线气氛，并在恒星庞然大物的表面上有一个神秘的热点。巨大的亮点是太阳直径的数百倍，比恒星的表面至少高出2,000开尔文度。

从2019年1月开始，哈勃用几个月的时间对Betelgeuse进行了紫外线光谱观察，得出了有见地的时间表，导致恒星变暗。这些观察为调光背后的机理提供了重要的新线索。哈勃望远镜在2019年9月，10月和2019年11月观测到了密集的加热物质在恒星的大气层中移动。然后，在12月，几台地面望远镜观测到该恒星在其南半球的亮度下降。

“利用哈勃望远镜，我们可以看到物质离开恒星的可见表面并移出大气层，直到形成恒星的尘埃消失为止，”天体物理学中心/哈佛大学副主任安德里亚·杜普里（Andrea Dupree）说。 ＆史密森尼。“我们可以看到恒星东南部一个密集而炎热的区域向外移动的影响。”

她继续说：“这种材料的发光度是恒星正常亮度的2至4倍。”“然后，大约一个月后，随着恒星逐渐变暗，Betelgeuse的南半球显着变暗。我们认为，哈勃检测到的流出物可能导致了乌云。只有哈勃才能为我们提供导致变暗的证据。”

该小组于去年初开始使用哈勃望远镜来分析这颗巨大的恒星。他们的观测是哈勃望远镜为期三年的研究的一部分，该研究旨在监测恒星外部大气的变化。望远镜对紫外线的敏感性使研究人员能够探测到恒星表面上方的层，这些层是如此之热，以至于它们主要在光谱的紫外线区域内发射，而在可见光中则看不到。这些层被恒星的湍流对流单元鼓泡到表面而部分地被加热。

“只有在有利的情况下，并且只有使用最好的可用设备，才能在空间上分辨出一个恒星表面，”德国莱布尼兹波茨坦天体物理学研究所（AIP）的克劳斯·斯特拉斯迈尔（Klaus Strassmeier）说。“就此而言，Betelgeuse和Hubble是彼此并存的。”

此图像是由数字化天空测量2（DSS2）的曝光制成的彩色合成图像。它显示了红色超级巨星Betelgeuse周围的区域。

哈勃光谱是在2019年初和2020年进行的，它通过测量离子化镁的光谱线探测了恒星的外层大气。从2019年9月至2019年11月，研究人员测量了从恒星表面进入其外层大气的物质。这种炽热，稠密的物质继续传播到Betelgeuse的可见表面之外，到达恒星数百万公里。研究人员说，在这样的距离下，材料冷却到足以形成灰尘的程度。

这种解释与哈勃在2020年2月进行的紫外线观察一致，该观察表明，即使在可见光下，恒星的外部大气的行为仍恢复了正常，即使它仍在变暗。

尽管杜佩里不知道爆发的原因，但她认为这是由恒星的脉动周期所辅助的，可见光记录表明，恒星的脉动周期一直持续到整个事件。Strassmeier使用了莱布尼兹天文物理研究所的自动望远镜，称为STELLar Activity（STELLA），以测量在脉动周期中恒星升起和降落时，气体在恒星表面的速度变化。在对流单元上升的同时，恒星正在以其周期扩张。从Betelgeuse向外跳动的脉动可能有助于推动流出的等离子体穿过大气层。

红色超巨星注定会在超新星爆炸中终止其生命，一些天文学家认为突然变暗可能是超新星爆发前的事件。这颗恒星相对较近，大约相距725光年，所以变暗事件本应在1300年左右发生，因为它的光现在才刚刚到达地球。

杜普里（Dupree）和她的合作者将在8月下旬或9月初与哈勃（Hubble）一起观测这颗恒星。目前，Betelgeuse在白天的天空中，太靠近太阳，无法进行哈勃望远镜的观测。

参考：Andrea K. Dupree，Klaus G. Strassmeier，Lynn D. Matthews，Han Uitenbroek，Thomas Calderwood，Thomas Granzer，Edward F. Guinan，Reimar Leike，MiguelMontargès，Anita MS撰写的“槟榔大减光的空间分辨紫外光谱”理查兹（Richards），理查德·瓦萨托尼（Richard Wasatonic）和迈克尔·韦伯（Michael Weber），2020年8月13日，《天体物理学杂志》。
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