比铁重的元素是怎么形成的(参宿四和参宿七，猎户座中两颗最亮星的故事，你知道多少)

Posted 2023-05-30

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比铁重的元素是怎么形成的(参宿四和参宿七，猎户座中两颗最亮星的故事，你知道多少)

双星记——参宿四和参宿七的故事

参宿四和参宿七是猎户座中的两颗明亮恒星. (图片来源: Starry Night)

每年的十二月至次年三月，只要你在晚上伸直脖子向南望，就能看到全天最灿烂明亮的一个星座。它主宰着冬季天空，用天文学家罗伯特·H·贝克的话来说，它是“一串丰硕的明珠”。

它就是猎户座，在西方被称为“伟大的猎手”、“天上的战士”，全天最明亮的星座。地球上任何一个有人居住的地方都能观测到它。与武仙座类似，在几乎所有古代文明中，猎户座都与伟大的民族英雄、战士或半神形象联系在一起。不过与有着详细故事线的武仙座比，猎户座的形象显得有些模糊不清。与猎户座相关的古代神话故事是如此庞杂，很难从中作出抉择。

尽管有些学者认为这个名字与希腊语“Arion”（战士）有关，“Orion”这个名字的来源仍然不甚明了。但无论如何，所有人都认同他是世界上最强大的猎手。他总是被描绘为这样的形象：右手举起棍棒，左手拿着被他杀死的巨狮的皮毛，向正向他冲来的金牛座挥舞。

在猎户座躯体部分矩形的对角线中心，三颗亮星形成了猎户座的“腰带”，在整个寒冷冬日都清晰可见。这条“腰带”向北指向金牛座的毕星团和昴星团，向南则是指向全天明亮的恒星——“狗星”天狼星。

极与极

猎户座中的两颗巨大恒星，参宿七和参宿四，正处在两个完全相反的恒星发展阶段。

参宿七（即“巨人的左腿”）正处于一颗恒星的鼎盛时期。它是全天第七亮的恒星，一颗名副其实的超巨星。这样一颗炫目而美丽的、炽热的蓝色恒星，在整个银河系中都是罕见的。

参宿七距离地球约863光年。它的光度达到了太阳的120000倍之多，表面温度约为21000华氏度（11600摄氏度），远高于太阳表面的10000华氏度（5500摄氏度）。在体积上，参宿七的直径是太阳的79倍，但质量仅为太阳的21倍。

这张天图显示了猎户座、火星以及两个星团（毕星团和昴星团）在夜空中的位置 (图片来源: SkySafari app)

与参宿七完全相反，参宿四（“巨人的腋下”）闪烁着冷淡的暗红色光芒。它位于距地球约548光年的位置，这个数字的不确定性高达100光年。与参宿七相同，参宿四的亮度也远超太阳。参宿七是一颗不规则脉动超巨星，它已接近寿命的尽头，因此会间歇性地膨胀和收缩。参宿七的直径可以在太阳直径的550倍至920倍间变化，这意味着如果将最大体积的参宿七放在太阳系的中心，它的边界将直接吞没水星、金星、地球、火星和木星。

大约四分之三个世纪前，纽约海登天文馆的长期讲师亨利·尼利在描述参宿四时曾指出，它“就像个风烛残年的老人，在生命的尽头苟延残喘。”

参宿四的彩色合成图像 (图片来源: ESO/Digitized Sky Survey 2.鸣谢: Davide de Martin)

意外的衰落

参宿四因为它不寻常的衰落成为了新闻的焦点。参宿四不规则的脉动众所周知，它变亮或变暗都不是什么新鲜事。但在当时它的星等已降至1.6等。短短几个月内，参宿四就从全天第十亮的恒星降至一颗二等星（四舍五入至最近整数星等）。

有许多人猜测这样不同寻常的变暗过程是参宿四即将结束其生命、转变为超新星的征兆。然而，到了春天，参宿四又恢复了“正常”的亮度——0.4星等。虽然此后它再次变暗，但其程度远远比不上19年底的情况。

“阿嚏！”

所以，到底是什么导致了这次“参宿四的衰落”呢？

美国哈佛-史密松天体物理中心发布了一则声明，将参宿四变暗归因于一次“恒星的喷嚏”。声明称，参宿四的衰落“很可能是由稠密的炽热气体喷发和冷却造成的。此外，参宿四在一年前可能经历了另一段变暗的时期”。“大喷嚏”喷射出的气体和尘埃最终凝结成黑云，遮蔽住了恒星朝向地球的一面，使其看起来黯淡了。残留的气体和尘埃可能已经形成了更小块的云，这可能导致现在的参宿四再次变暗。

“砰！”

恒星的能量来源于其内部的核聚变。当一颗恒星内部积聚了足够的氦时，其能量输出将会显著增加，它将会膨胀形成像参宿四一样的红巨星或超巨星。几百万年后，参宿七也将面临这样的命运。

这类恒星的内核不断产生更重的元素以对抗重力的不断挤压。然而一旦恒星的内部开始生成铁元素，这颗恒星就来日无多了，因为生成比铁还重的元素的过程消耗的能量要大于产生的能量。最终，内核会因为无法承受恒星巨大的质量而坍缩，并引发灾难性的超新星爆炸。参宿四就正处于它生命的最后阶段，并可能在未来的10万年内发生爆炸。

BY:Joe Rao

FY:崩崩

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