为什么红色超级巨星参宿四突然变暗

日前，国际科学期刊《自然通讯》在线发表了中国科学院国家天文台赵刚研究团队的最新成果。通过分析山东大学威海天文台获得的高分辨率近红外光谱，研究团队揭示了红巨星参宿四神秘变暗是由于其表面出现恒星和黑子所致，并对这一现象提出了新的物理解释，受到天文学家和公众的广泛关注。

参宿四，也被称为猎户座阿尔法星，是一颗位于猎户座肩膀上的红星。夜空中异常明亮，肉眼清晰可见。2019年10月至2020年2月，参宿四出现了一个神秘的暗化现象，引起了全世界天文学家和公众的关注和想象。作为一颗具有周期性和有时不规则光度变化的变星，这是近50年来在参宿四观测到的最显著的变暗现象。变暗约一个数量级(亮度降低2.5倍)，在夜空中肉眼可以识别。世界各地的天文学家对此提出了几种可能的解释，如超新星爆发前的演化阶段、尘埃云的遮挡或恒星光球亮度的变化等。

参宿四是夜空中近红外波段最亮的恒星，因此近红外波段是研究参宿四这样的红巨星最合适的观测波长。研究人员从山东大学威海天文台获得了参宿四变暗过程的高分辨率近红外光谱，并进行了仔细分析。“借助我们的光谱分析优势，我们的研究旨在了解参宿四神秘变暗的可能原因。”该研究的通讯作者、研究员赵刚说。

在光谱分析过程中，研究人员还开发了一种特殊的方法来确定红巨星的有效温度。俄罗斯中国科学院国家天文台博士后索菲亚阿列克谢娃是这项研究的第一作者。她说：“我们的方法是基于对光谱中TiO和CN分子线的测量。恒星的温度越低，其大气中形成和存在的分子就越多，其光谱中的分子线也就越强。在更热的大气中，分子很容易分解，无法存在。”

“我们发现，2020年1月31日，参宿四最低光度时的有效温度为3476K。但2020年4月6日，亮度恢复后，其有效温度为3646K K，170K的有效温度变化足以解释这种神秘的调光现象。”索菲亚阿列克谢娃说。

是什么导致有效温度下降170K？原因可能是参宿四表面的巨大黑子造成的。红巨星表面存在黑子是众所周知的现象。这些黑子很可能是对流或冷对流形成的，广泛存在于这些恒星中。研究员赵刚说：“我们的发现将有助于更好地理解红色超巨星的性质，红色超巨星也是宇宙中重元素富集的主要贡献者。”