炸了么，參宿四

/炸了么，參宿四

參宿四是誰(shuí)？——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(lái)從未見(jiàn)過(guò)如此近距離的恒星爆炸。近幾年來(lái)，它持續(xù)變亮并呈現(xiàn)異常表面活動(dòng)，這些變化是衰老所致嗎？是否預(yù)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(guān)。

圖為參宿四及Siwarha的藝術(shù)想象圖。

過(guò)去八年間，研究人員借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡和地面觀測(cè)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(cè)：這顆躁動(dòng)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(yáng)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(yáng)”，那么它能容納4億顆太陽(yáng)。

Siwarha距離參宿四約4個(gè)天文單位并繞其運(yùn)行，其“一年”的長(zhǎng)度約為5.7至6個(gè)地球年。Siwarha的質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.5倍，在漫長(zhǎng)公轉(zhuǎn)過(guò)程中穿行于參宿四的大氣層，由此形成天文學(xué)家觀測(cè)到的“尾跡”。

參宿四及Siwarha距離我們約650光年，在宇宙尺度上實(shí)屬近在咫尺。正因如此，天文學(xué)家得以觀測(cè)其表面并追蹤大氣變化，見(jiàn)證它倆走向毀滅的過(guò)程。一旦參宿四爆發(fā)為超新星，Siwarha很可能會(huì)被吞噬、摧毀。在此之前，參宿四很可能會(huì)出現(xiàn)其他不安定的表現(xiàn)，因?yàn)樗跒楸l(fā)超新星做準(zhǔn)備。

天文學(xué)家將繼續(xù)研究Siwarha，而下一次觀測(cè)機(jī)會(huì)將在2027年到來(lái)——屆時(shí)Siwarha將從參宿四背后繞行至前方。

/藍(lán)離散星的“長(zhǎng)生不老術(shù)”

某些恒星似乎在挑戰(zhàn)時(shí)間——它們棲身于古老星團(tuán)之中，卻比鄰近恒星更藍(lán)、更亮，看起來(lái)遠(yuǎn)比實(shí)際年齡年輕。這些名為“藍(lán)離散星”的奇特恒星，已經(jīng)讓天文學(xué)家困惑了70多年。如今，借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的新觀測(cè)結(jié)果，恒星“永葆青春”之謎終于揭曉。

藍(lán)離散星之所以從古老星團(tuán)中脫穎而出，是因?yàn)樗鼈儽葦?shù)十億年前形成的恒星更熾熱、質(zhì)量更大且更年輕。它們的存在與標(biāo)準(zhǔn)的恒星老化理論相矛盾，從而引發(fā)了數(shù)十年的爭(zhēng)論：它們究竟是通過(guò)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(gè)球狀星團(tuán)：NGC 3201（左）與梅西葉70（右）。

新研究表明，藍(lán)離散星的年輕狀態(tài)，既和雙星系統(tǒng)有關(guān)，也和雙星系統(tǒng)的生存環(huán)境有關(guān)。研究團(tuán)隊(duì)分析了哈勃望遠(yuǎn)鏡對(duì)銀河系48個(gè)球狀星團(tuán)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在碰撞頻發(fā)的密集星團(tuán)中，藍(lán)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(tuán)中，藍(lán)離散星更為常見(jiàn)——在這里，脆弱的雙星系統(tǒng)也更易存續(xù)。

研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)離散星是雙星系統(tǒng)演化過(guò)程的直接產(chǎn)物。在此類系統(tǒng)中，一顆恒星可以從其伴星那里吸取物質(zhì)，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(lán)色（實(shí)際上重置了恒星的運(yùn)行時(shí)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(lái)比預(yù)期的更年輕。如果是在高密度環(huán)境中的密集星團(tuán)，恒星間頻繁的近距離接觸會(huì)破壞雙星系統(tǒng)，使其來(lái)不及形成藍(lán)離散星，也就失去了保持年輕狀態(tài)的機(jī)會(huì)。

新發(fā)現(xiàn)不僅解決了一個(gè)長(zhǎng)期存在的天文學(xué)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(kāi)辟了新路徑。相關(guān)研究已發(fā)表在Nature Communications上。

/如果沒(méi)有火星

火星的體積僅為地球的一半，質(zhì)量?jī)H為地球的十分之一，堪稱行星中的輕量級(jí)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(qū)動(dòng)地球長(zhǎng)期氣候模式的周期，包括冰河時(shí)期。

那么，火星是如何影響地球氣候周期的呢？先來(lái)看看米蘭科維奇周期，它對(duì)于理解冰河時(shí)代何時(shí)開(kāi)始和結(jié)束至關(guān)重要。冰河時(shí)期指的是地球兩極長(zhǎng)期覆蓋著冰層的漫長(zhǎng)時(shí)期。在45億年歷史中，地球至少經(jīng)歷過(guò)五次重大冰河時(shí)期，最近一次始于約260萬(wàn)年前，至今仍在持續(xù)。

圖為地球和火星的公轉(zhuǎn)軌道。

一個(gè)米蘭科維奇周期主要受金星和木星引力驅(qū)動(dòng)，周期為43萬(wàn)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(dá)地球的太陽(yáng)能量總量，進(jìn)而影響冰蓋的擴(kuò)張或消退。

在模擬中，無(wú)論火星是否存在，這個(gè)43萬(wàn)年的周期始終保持完整。但當(dāng)火星被移除時(shí)，另外兩個(gè)主要周期——一個(gè)周期為10萬(wàn)年，另一個(gè)周期長(zhǎng)達(dá)230萬(wàn)年——?jiǎng)t完全消失。這些周期影響著地球軌道圓度（即偏心率）、近日點(diǎn)時(shí)間以及自轉(zhuǎn)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(jìn)而影響冰川周期和長(zhǎng)期氣候模式。研究結(jié)果表明，火星在這兩方面都發(fā)揮了作用。

這項(xiàng)研究不僅明確了火星對(duì)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(jué)中影響了可能孕育生命的行星穩(wěn)定性。相關(guān)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(xué)家們利用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡和阿塔卡馬大型毫米[/亞毫米]波陣（ALMA）的數(shù)據(jù)，對(duì)早期宇宙中的一顆星系進(jìn)行了研究——它形成于大爆炸后約三億年。

這個(gè)星系編號(hào)為GS-10578。在宇宙如此早期的階段，它已擁有驚人質(zhì)量：質(zhì)量約為太陽(yáng)的2000億倍，且其大部分恒星形成于125億至115億年前。可以說(shuō)，GS-10578似乎經(jīng)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?zhǔn)祝坪跏?strong>星系中心的超大質(zhì)量黑洞。不過(guò)，GS-10578的死亡并非源自某起災(zāi)難性事件，而是死于“千刀萬(wàn)剮”——黑洞反復(fù)加熱星系內(nèi)部及周邊的氣體，使其無(wú)法為星系補(bǔ)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(bǔ)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(zhì)量黑洞正以每秒400千米的速度噴射出強(qiáng)大的中性氣體流，每年吞噬相當(dāng)于60個(gè)太陽(yáng)質(zhì)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(wàn)至2.2億年內(nèi)就被耗盡了——遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡在早期宇宙中所觀測(cè)到的眾多巨大且異常古老的星系。在韋布望遠(yuǎn)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?yàn)轲囸I。相關(guān)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(xué)、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)和北京師范大學(xué)等單位的天文學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，基于國(guó)家天文臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)行的郭守敬望遠(yuǎn)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(zhì)異常的II型造父變星。該天體位于一個(gè)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(jiàn)天體的發(fā)現(xiàn)為恒星并合以及恒星級(jí)三體系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)力學(xué)演化驅(qū)動(dòng)的奇特恒星形成路徑提供了有力證據(jù)，這對(duì)于深入理解恒星形成與演化的多元性具有重要的科學(xué)意義。這項(xiàng)研究成果已于近日發(fā)表在國(guó)際天文學(xué)期刊《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。

這顆特殊的恒星是研究團(tuán)隊(duì)從LAMOST光譜數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)矮星系被M31引力瓦解后的恒星殘骸，其成員普遍年老且質(zhì)量較低。然而，通過(guò)結(jié)合LAMOST光譜、帕洛瑪天文臺(tái)海爾望遠(yuǎn)鏡光譜及多波段測(cè)光數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)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(zhì)。

它的光度高達(dá)太陽(yáng)的2萬(wàn)倍，根據(jù)恒星演化模型可推斷其前身星質(zhì)量在2.0至4.0倍太陽(yáng)質(zhì)量之間，遠(yuǎn)超巨星流中典型恒星的質(zhì)量上限。同時(shí)，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(shí)了它是一個(gè)雙星系統(tǒng)。更令人困惑的是，從其光球光譜中可清晰辨識(shí)出，這顆恒星的慢中子俘獲過(guò)程元素（s-過(guò)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(cè)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(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)精妙的形成機(jī)制——等級(jí)三體系統(tǒng)中的內(nèi)雙星并合。他們推測(cè)，LAMOST J0041+3948的前身是一個(gè)動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的等級(jí)三體系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)致密的內(nèi)雙星和一顆軌道更寬的伴星構(gòu)成。在長(zhǎng)期的演化過(guò)程中，受第三顆伴星的引力擾動(dòng)，內(nèi)雙星的軌道離心率被激發(fā)，最終導(dǎo)致兩顆恒星發(fā)生并合。這次并合事件產(chǎn)生了一顆質(zhì)量更大、被完全“返老還童”的恒星，其性質(zhì)類似于一顆藍(lán)離散星。這顆并合產(chǎn)物隨后作為一顆大質(zhì)量單星快速演化，其內(nèi)部通過(guò)s-過(guò)程產(chǎn)生了重元素，并最終演化至我們今天觀測(cè)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(cè)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(dòng)力學(xué)與星系尺度的結(jié)構(gòu)形成歷史直接聯(lián)系起來(lái)。

這項(xiàng)奇特的發(fā)現(xiàn)并非偶然，而是該研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于仙女星系（M31）系統(tǒng)性研究的成果之一。相關(guān)的一系列研究成果均是基于LAMOST對(duì)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(tuán)隊(duì)的一系列研究成果系統(tǒng)地展示了利用我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施LAMOST進(jìn)行近鄰星系前沿天文探索的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力。這些發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)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(lái)源：中國(guó)國(guó)家天文

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