红巨星参宿四的明显亮度变化很可能是受一颗轨道伴星的影响

这颗伴星被天体物理学家贾里德-戈德堡（Jared Goldberg）非正式地称为"Betelbuddy"，它的正式名称是 Alpha Ori B。当它绕着参宿四运行时，它就像扫雪机一样，清除掉通常会阻挡部分光线的尘埃，使参宿四暂时显得更亮。 戈德伯格和他的团队在即将发表于《天体物理学杂志》（Astrophysical Journal）的论文中详细介绍了他们对这一过程的模拟。

该研究的第一作者、Flatiron 研究所计算天体物理学中心研究员戈德伯格说："我们排除了所有我们能想到的内在变异源，以解释为什么会以这种方式发生变亮和变暗。唯一符合的假设似乎是参宿四有一个伴星。"

戈德伯格与怀俄明大学的梅里迪斯-乔伊斯（Meridith Joyce）和匈牙利HUN-REN天文和地球科学研究中心孔科里天文台的拉斯洛-莫尔纳尔（László Molnár）共同撰写了这篇研究报告。

贝特宙斯和贝特兄弟的图形描述。 资料来源：露西-雷丁-伊坎达/西蒙斯基金会

参宿四是一颗红巨星，亮度大约是太阳的 10 万倍，体积是太阳的 4 亿倍。 这颗恒星的寿命即将结束，当它死亡时，爆炸产生的亮度将足以在白天看到数周。

天文学家可以通过"检查它的脉搏"来预测参宿四何时死亡。 参宿四是一颗变星，这意味着它时亮时暗，像心跳一样脉动。 就参宿四而言，它有两个心跳：一个脉冲时间尺度略长于一年，另一个脉冲时间尺度约为六年。

其中一个心跳是参宿四的基本模式，这是恒星本身固有的亮暗模式。 如果这颗恒星的基本模式是它的长尺度心跳，那么参宿四可能会比预期的更早爆炸。 但是，如果它的基本模式是短尺度的心跳，就像一些研究表明的那样，那么它的长心跳就是一种叫做长次级周期的现象。 在这种情况下，这种较长时间的变亮和变暗将由恒星的外部因素引起。

描述 Betelbuddy 如何影响参宿四视亮度的信息图。 资料来源：Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation

科学家们仍然无法确定是什么原因导致了漫长的次级周期，但一种主要的理论认为，当一颗恒星的伴星绕着它旋转，并穿过恒星产生和排出的宇宙尘埃时，就会产生漫长的次级周期。 移位的尘埃改变了星光到达地球的程度，从而改变了恒星的表观亮度。

研究人员探讨了是否有其他过程可能导致了较长的次级周期，例如恒星内部的搅动或恒星强大磁场的周期性变化。 在将对参宿四的直接观测数据与模拟恒星活动的先进计算机模型相结合后，研究小组得出结论，参宿四是迄今为止最有可能的解释。

戈德伯格说："其他的都不成立。基本上，如果没有Betelbuddy，那就意味着有更奇怪的事情发生了--用目前的物理学无法解释的事情。"

研究小组尚未确定"Betelbuddy"到底是什么，但他们认为这是一颗质量高达太阳两倍的恒星。

乔伊斯说："除了提供质量和轨道限制外，很难说伴星究竟是什么。类似太阳的恒星是最有可能的伴星类型，但这绝非定论。我个人喜欢的一个更奇特的假设是，伴星是一颗中子星--一颗已经变成超新星的恒星的核心。 然而，在这种情况下，我们希望通过X射线观测看到这方面的证据，但我们没有看到。 我认为我们应该再找找。"

参宿四在猎户座中的位置。 图片来源：Lucy Reading-Ikkanda/Simons 基金会

接下来，研究小组将扮演"狗仔队"的角色，试图用望远镜捕捉到 Betelbuddy 的图像，因为在 12 月 6 日前后可能会有一个能见度窗口。

莫尔纳尔说："我们需要证实贝特萌确实存在，因为我们的结果是基于推断，而不是直接探测。因此，我们现在正在研究观测方案。"

研究人员指出，这项研究只有通过团队科学才能实现。

乔伊斯说："如果没有我们每个人从非常不同的角度考虑这个问题--拉斯洛是天基观测和数据分析方面的专家，贾里德是研究和模拟大质量恒星的专家，而我自己是一维建模专家--这项工作就不可能完成。我要特别感谢Flatiron计算天体物理中心创造了这样一个环境，让如此多元化的科学家聚集在一起成为可能。"

研究小组也很高兴能获得关于一个研究已久的天体的新信息。

参宿四自现代天体物理学诞生以来一直是无数研究的目标，莫尔纳尔说。"然而，我们仍然有机会取得重大的新发现：在这种情况下，一颗类似太阳的恒星就隐藏在众目睽睽之下，隐藏在红超巨星的巨大强光之中。 这正是最令我兴奋的地方。"

编译自/SciTechDaily