“參宿四”是一顆位于獵戶座肩部的紅色恒星，夜空中異常明亮、肉眼清晰可見，近期出現神秘的變暗現象，吸引全世界天文學家關注。
8月5日，《自然—通訊》在線發布了中國科學院國家天文臺研究員趙剛領導的研究團隊的最新成果，他們通過對從山東大學威海天文臺獲得的高分辨率近紅外光譜進行分析，揭示參宿四神秘變暗原因是表面出現了恒星巨黑子。
參宿四（獵戶座α）是離地球最近的紅超巨星之一，非常明亮，在夜空中肉眼清晰可見。2019年10月和2020年3月期間，它變暗了一個星等，是近幾十年來觀測到的最顯著的變暗現象。（左圖：藝術家對變暗的參宿四想象圖，繪圖：Alena ALEXEEVA；右圖：山東大學威海天文臺任大勇供圖）
2019年10月至2020年2月，天文學家觀測到參宿四變暗了約一個星等，這是近50年來它最顯著的一次變暗現象。對此，全球天文學家提出幾種可能的解釋，如超新星爆發前演化階段、塵埃云的遮擋或恒星光球亮度的變化。
參宿四是夜空中在近紅外波段最亮的恒星，因此近紅外波段是研究參宿四這類紅巨星最合適的觀測波長。研究人員從山東大學威海天文臺獲取了參宿四變暗過程的高分辨率近紅外光譜，并對其進行仔細分析。這些光譜涵蓋了參宿四變暗和回升后的不同階段。“憑借我們的光譜分析優勢，我們的研究目的是了解參宿四神秘變暗的可能原因。”該研究的通訊作者趙剛說。
進行光譜分析時，研究人員還開發了一種特殊的方法來確定紅巨星的有效溫度。“我們的方法是基于對光譜中TiO和CN分子線的測量。恒星溫度越低，其大氣中形成和存在的分子就越多，恒星光譜中的分子線也就越強。在更熱的大氣中，分子很容易分解，無法存在。”這項研究的第一作者、國家天文臺博士后索菲婭·阿列克謝娃說。
“我們發現，2020年1月31日，參宿四在最低光度下的有效溫度是3476K。然而，亮度恢復后的2020年4月6日，其有效溫度為3646K。而這170K的有效溫度變化足以解釋這種神秘的變暗現象。”索菲婭·阿列克謝娃說。
那么，是什么導致有效溫度下降170K？研究人員推測，可能是參宿四表面巨黑子引起的。紅超巨星表面存在黑子是一個眾所周知的現象。這些黑子很可能是對流流動或冷對流元形成的，并廣泛存在于這些恒星中。
趙剛說：“我們的發現將有助于更好理解紅超巨星的性質，紅超巨星也是宇宙中重元素增豐的主要貢獻者。”
來自山東大學和美國密蘇里大學的天文學家參與了此項研究。（甘曉）
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