炸了么，參宿四

/炸了么，參宿四

參宿四是誰？——一顆人人都迫不及待想看它爆炸的恒星，最好是越快越好——畢竟，它是一顆瀕臨超新星爆發(fā)的紅超巨星，而自人類有記載以來從未見過如此近距離的恒星爆炸。近幾年來，它持續(xù)變亮并呈現(xiàn)異常表面活動，這些變化是衰老所致嗎？是否預示著它即將爆炸？答案很可能是否定的。

研究發(fā)現(xiàn)，參宿四的這些變化與2025年發(fā)現(xiàn)的未知伴星Siwarha有關。

圖為參宿四及Siwarha的藝術想象圖。

過去八年間，研究人員借助哈勃空間望遠鏡和地面觀測站追蹤到參宿四的異常變化。這些變化的周期性特征，加上參宿四高層大氣中存在奇特的致密氣體軌跡，致使研究人員推測：這顆躁動不安的紅巨星擁有一顆伴星。

每年9月至10月至次年4月期間，夜空中都能輕易看到參宿四。它位于獵戶座，是其肩部的一部分。如果以太陽為參照，那么它的大氣層可延伸至小行星帶；如果我們給它裝滿“太陽”，那么它能容納4億顆太陽。

Siwarha距離參宿四約4個天文單位并繞其運行，其“一年”的長度約為5.7至6個地球年。Siwarha的質量約為太陽的1.5倍，在漫長公轉過程中穿行于參宿四的大氣層，由此形成天文學家觀測到的“尾跡”。

參宿四及Siwarha距離我們約650光年，在宇宙尺度上實屬近在咫尺。正因如此，天文學家得以觀測其表面并追蹤大氣變化，見證它倆走向毀滅的過程。一旦參宿四爆發(fā)為超新星，Siwarha很可能會被吞噬、摧毀。在此之前，參宿四很可能會出現(xiàn)其他不安定的表現(xiàn)，因為它正在為爆發(fā)超新星做準備。

天文學家將繼續(xù)研究Siwarha，而下一次觀測機會將在2027年到來——屆時Siwarha將從參宿四背后繞行至前方。

/藍離散星的“長生不老術”

某些恒星似乎在挑戰(zhàn)時間——它們棲身于古老星團之中，卻比鄰近恒星更藍、更亮，看起來遠比實際年齡年輕。這些名為“藍離散星”的奇特恒星，已經讓天文學家困惑了70多年。如今，借助哈勃空間望遠鏡的新觀測結果，恒星“永葆青春”之謎終于揭曉。

藍離散星之所以從古老星團中脫穎而出，是因為它們比數(shù)十億年前形成的恒星更熾熱、質量更大且更年輕。它們的存在與標準的恒星老化理論相矛盾，從而引發(fā)了數(shù)十年的爭論：它們究竟是通過劇烈的恒星碰撞形成的，還是源于雙星系統(tǒng)間更微妙的相互作用。

圖為兩個球狀星團：NGC 3201（左）與梅西葉70（右）。

新研究表明，藍離散星的年輕狀態(tài)，既和雙星系統(tǒng)有關，也和雙星系統(tǒng)的生存環(huán)境有關。研究團隊分析了哈勃望遠鏡對銀河系48個球狀星團的觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在碰撞頻發(fā)的密集星團中，藍離散星的數(shù)量反而較少。而在恒星間距更大的低密度星團中，藍離散星更為常見——在這里，脆弱的雙星系統(tǒng)也更易存續(xù)。

研究發(fā)現(xiàn)，藍離散星是雙星系統(tǒng)演化過程的直接產物。在此類系統(tǒng)中，一顆恒星可以從其伴星那里吸取物質，或者與之完全合并，從而獲得新的燃料，變得更加明亮且呈現(xiàn)出藍色（實際上重置了恒星的運行時鐘）。而低密度環(huán)境為雙星系統(tǒng)提供了最佳的生存環(huán)境，也使得一些恒星看起來比預期的更年輕。如果是在高密度環(huán)境中的密集星團，恒星間頻繁的近距離接觸會破壞雙星系統(tǒng)，使其來不及形成藍離散星，也就失去了保持年輕狀態(tài)的機會。

新發(fā)現(xiàn)不僅解決了一個長期存在的天文學謎題，還為理解恒星如何相互作用、如何衰老以及如何重獲新生等現(xiàn)象開辟了新路徑。相關研究已發(fā)表在Nature Communications上。

/如果沒有火星

火星的體積僅為地球的一半，質量僅為地球的十分之一，堪稱行星中的輕量級選手。然而最新研究揭示，火星正悄然牽引著地球軌道，塑造著驅動地球長期氣候模式的周期，包括冰河時期。

那么，火星是如何影響地球氣候周期的呢？先來看看米蘭科維奇周期，它對于理解冰河時代何時開始和結束至關重要。冰河時期指的是地球兩極長期覆蓋著冰層的漫長時期。在45億年歷史中，地球至少經歷過五次重大冰河時期，最近一次始于約260萬年前，至今仍在持續(xù)。

圖為地球和火星的公轉軌道。

一個米蘭科維奇周期主要受金星和木星引力驅動，周期為43萬年。在此期間，地球的繞日軌道逐漸從近圓形變?yōu)闄E圓形，再回歸近圓形。軌道形狀的變化影響了到達地球的太陽能量總量，進而影響冰蓋的擴張或消退。

在模擬中，無論火星是否存在，這個43萬年的周期始終保持完整。但當火星被移除時，另外兩個主要周期——一個周期為10萬年，另一個周期長達230萬年——則完全消失。這些周期影響著地球軌道圓度（即偏心率）、近日點時間以及自轉軸傾角（即地軸傾斜度）。這些因素決定著地球不同區(qū)域接收的日照量，進而影響冰川周期和長期氣候模式。研究結果表明，火星在這兩方面都發(fā)揮了作用。

這項研究不僅明確了火星對地球軌道的影響，還暗示了更廣泛的意義——即使是體積較小的外行星，也可能在不知不覺中影響了可能孕育生命的行星穩(wěn)定性。相關研究已發(fā)表在Publications of the Astronomical Society of the Pacific上。

/“餓死”的GS-10578

最近，科學家們利用詹姆斯·韋布空間望遠鏡和阿塔卡馬大型毫米[/亞毫米]波陣（ALMA）的數(shù)據(jù)，對早期宇宙中的一顆星系進行了研究——它形成于大爆炸后約三億年。

這個星系編號為GS-10578。在宇宙如此早期的階段，它已擁有驚人質量：質量約為太陽的2000億倍，且其大部分恒星形成于125億至115億年前。可以說，GS-10578似乎經歷了“短暫而璀璨的一生”：盡管年齡尚輕，卻因幾乎完全缺乏恒星形成所需的低溫氣體而不再形成新的恒星。

圖為GS-10578。

造成這一切的罪魁禍首，似乎是星系中心的超大質量黑洞。不過，GS-10578的死亡并非源自某起災難性事件，而是死于“千刀萬剮”——黑洞反復加熱星系內部及周邊的氣體，使其無法為星系補充新鮮氣體，從而逐漸扼殺了恒星的形成。換言之，因缺乏“食物”補充，GS-10578被慢慢“餓死了”，而非死于單次劇烈的致命打擊。

光譜分析顯示，GS-10578的超大質量黑洞正以每秒400千米的速度噴射出強大的中性氣體流，每年吞噬相當于60個太陽質量的氣體。這些數(shù)據(jù)表明，星系里剩余的燃料在短短1600萬至2.2億年內就被耗盡了——遠遠快于同類星系通常數(shù)十億年的耗竭周期。

新發(fā)現(xiàn)有助于解釋韋布望遠鏡在早期宇宙中所觀測到的眾多巨大且異常古老的星系。在韋布望遠鏡投入使用之前，這類星系聞所未聞。而現(xiàn)在我們知道，它們迅速形成又迅速消亡，可能是因為饑餓。相關研究已發(fā)表在Nature Astronomy上。

/重生了，仙女星系里三星變雙星

由云南大學、中國科學院國家天文臺和北京師范大學等單位的天文學家組成的研究團隊，基于國家天文臺負責運行的郭守敬望遠鏡（LAMOST）的光譜數(shù)據(jù)在銀河系鄰近的仙女星系（M31）中，發(fā)現(xiàn)了一顆光度極高、性質異常的II型造父變星。該天體位于一個由年老恒星組成的潮汐星流中，但它卻比周圍環(huán)境年輕得多。這顆罕見天體的發(fā)現(xiàn)為恒星并合以及恒星級三體系統(tǒng)內部動力學演化驅動的奇特恒星形成路徑提供了有力證據(jù)，這對于深入理解恒星形成與演化的多元性具有重要的科學意義。這項研究成果已于近日發(fā)表在國際天文學期刊《天體物理學雜志快報》上。

這顆特殊的恒星是研究團隊從LAMOST光譜數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)的，被命名為LAMOST J0041+3948。它位于仙女星系外暈的“巨星流”（Giant stellar stream）之中，該星流是數(shù)十億年前一個矮星系被M31引力瓦解后的恒星殘骸，其成員普遍年老且質量較低。然而，通過結合LAMOST光譜、帕洛瑪天文臺海爾望遠鏡光譜及多波段測光數(shù)據(jù)，研究團隊揭示了LAMOST J0041+3948這顆星與周圍環(huán)境一系列格格不入的物理性質。

它的光度高達太陽的2萬倍，根據(jù)恒星演化模型可推斷其前身星質量在2.0至4.0倍太陽質量之間，遠超巨星流中典型恒星的質量上限。同時，這顆星的光譜能量分布在近紅外波段表現(xiàn)出顯著的流量超出，這是存在由熱塵埃組成的致密星周盤的明確證據(jù)，從而證實了它是一個雙星系統(tǒng)。更令人困惑的是，從其光球光譜中可清晰辨識出，這顆恒星的慢中子俘獲過程元素（s-過程元素，例如鋇）存在顯著富集現(xiàn)象，這與通常在擁有星周盤的后漸近巨星分支雙星中觀測到的難熔元素“貧化”現(xiàn)象截然相反。

仙女星系。

為理解這一系列反常現(xiàn)象，研究團隊提出了一個精妙的形成機制——等級三體系統(tǒng)中的內雙星并合。他們推測，LAMOST J0041+3948的前身是一個動力學穩(wěn)定的等級三體系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個致密的內雙星和一顆軌道更寬的伴星構成。在長期的演化過程中，受第三顆伴星的引力擾動，內雙星的軌道離心率被激發(fā)，最終導致兩顆恒星發(fā)生并合。這次并合事件產生了一顆質量更大、被完全“返老還童”的恒星，其性質類似于一顆藍離散星。這顆并合產物隨后作為一顆大質量單星快速演化，其內部通過s-過程產生了重元素，并最終演化至我們今天觀測到的極亮變星階段。而最初的第三顆伴星，則成為了它現(xiàn)在的雙星“伴侶”，兩者間的相互作用形成了觀測到的星周盤。該模型不僅自洽地解釋了該天體的所有奇特屬性，還將恒星尺度的多體動力學與星系尺度的結構形成歷史直接聯(lián)系起來。

這項奇特的發(fā)現(xiàn)并非偶然，而是該研究團隊長期致力于仙女星系（M31）系統(tǒng)性研究的成果之一。相關的一系列研究成果均是基于LAMOST對仙女星系及其周圍天區(qū)的大規(guī)模光譜巡天的數(shù)據(jù)。團隊的一系列研究成果系統(tǒng)地展示了利用我國重大科技基礎設施LAMOST進行近鄰星系前沿天文探索的巨大優(yōu)勢和潛力。這些發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對恒星生命歷程多樣性的理解，也為揭示星系的形成與演化歷史提供了全新的視角。

來源：中國國家天文

編輯：一毫

轉載內容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉載請聯(lián)系原公眾號