撰文 | 王善欽

最近，著名的星星“參宿四”持續(xù)變暗,，引起了很多天文學(xué)家與天文學(xué)愛好者的注意,。很多人認(rèn)為這意味著參宿四即將甚至已經(jīng)爆發(fā)為超新星。有些人認(rèn)為這顆超新星有可能威脅甚至摧毀地球生態(tài)圈,。在這篇文章中,，我們就看看這些傳言是否可靠。

參宿四的基本情況

參宿四,，英文名為“Betelgeuse”,，拜耳命名法中它的稱號是獵戶座α——這一般是某個星座中最亮的星的編號。但實際上,，參宿四是一顆變星,，它大部分時間內(nèi)比參宿七暗,，只是因為在某些時候的"視星等"達(dá)到0.05等左右，比參宿七亮,，才被命名為獵戶座α,。視星等在0.05到0.18等之間變化的參宿七因此屈居第二，被命名為獵戶座β,。

("星等"是用來描述星星亮度的量,。根據(jù)定義，星等越低,，亮度越大,。比如，1等星比2等星亮,，前者的亮度是后者的2.512倍,。以此類推，1等星亮度是比6等星亮度的100倍,，是11等星的1萬倍,。"視星等"對應(yīng)的是"看上去的亮度"——視亮度。)

圖：獵戶座與參宿四（圖中紅色圓圈所圈）

一般情況下,，參宿四是全天第11亮星,，平均視星等為0.5等。它的視星等在不斷變化,，最亮?xí)r可以達(dá)到0等,，成為全天第5亮星；最暗時,，它會降低到1.3等甚至更暗,，排到全天第20亮之外。

參宿四的質(zhì)量大約是太陽的18到19倍,，半徑大約是太陽的1000倍,。如果放在太陽的位置，它會吞沒水星,、金星,、地球、火星,、小行星帶，并可能把木星也吞了,。

參宿四距離地球大約700光年,，但因為其巨大的直徑，它成為除太陽之外第一顆被測出圓盤面的恒星,，也是除了太陽之外,，看上去第二大的恒星,。

參宿四已經(jīng)爆發(fā)為超新星,？還是讓子彈先飛一會兒吧

從2019年10月開始,，參宿四一直在變暗。昨天（2020年2月2日）最新公布的情況是：它已經(jīng)降到了1.6等左右,。此前幾天,，它曾經(jīng)短暫變亮，以至于很多人又激動地以為它已經(jīng)爆炸為超新星,，忙不迭地寫文章,，甚至宣稱世界末日要來了。

但是,，要判斷它是否真的已經(jīng)爆發(fā)為超新星,，必須等幾天，因為超新星爆發(fā)之后十天左右（甚至五天左右）會比爆發(fā)前亮大約幾萬倍以上,。

以參宿四為例,，它V波段的平均絕對星等大約是-5.85等（假定將星星放到距離地球32.62光年，觀測到的視星等就是絕對星等）,，而超新星的絕對星等大約是-18等左右,，比參宿四亮了大約12等。根據(jù)星等的定義,，每降低5等,，亮度變?yōu)樵瓉淼?00倍；降低10等,，亮度變?yōu)樵瓉淼?萬倍,；降低12等，亮度提升6萬多倍,。換句話說,，如果參宿四真的已經(jīng)爆發(fā)為超新星，只需要十天（甚至五天）左右,，它就可以變亮6萬倍左右,。

結(jié)果，過去幾天,，它不僅沒有繼續(xù)增亮,，反而又繼續(xù)暗了下去。所以,，前幾天的變亮只是它的常規(guī)變化行為,，并不是因為它已經(jīng)爆炸為超新星,。

由于參宿四距離我們大約700光年，這么短的距離內(nèi),，宇宙膨脹效應(yīng)可以忽略不計,，所以它發(fā)出的光要跑大約700年才到我們這里。換句話說,，我們每次看到的都是它此前大約700年前發(fā)出的光,。為了討論的方便，我們扣除這700年的時間差,。比如,，我們說的幾天前的它的亮度，其實是它在700年加幾天之前的亮度,，但我們還是直接說幾天前,。

超新星爆炸前會持續(xù)變暗嗎？

既然參宿四前幾天的突然變亮只是短暫行為,，變暗仍然是它當(dāng)前的主要趨勢,，那么我們就可以重新回到這個問題：它持續(xù)變暗，是因為它即將爆炸為超新星嗎,？

答案會令很多人失望：恒星演化理論與超新星爆發(fā)理論都沒有預(yù)測恒星爆炸為超新星之前會先持續(xù)變暗,。

其實，導(dǎo)致恒星變暗的原因有很多：恒星自身收縮,、恒星溫度降低,、恒星表面熱區(qū)域與冷區(qū)域的位置變化、恒星噴發(fā)出大量塵埃,，以及上述多種原因的組合,。

以恒星噴發(fā)大量塵埃為例，當(dāng)恒星噴發(fā)出大量塵埃后,，塵埃會吸收一部分可見光,，塵埃被這些光加熱后，散發(fā)出紅外線,，這就使得恒星的可見光亮度降低,。

參宿四是一顆紅超巨星，而且質(zhì)量超過了18個太陽質(zhì)量,，它在核心可以用來聚變的氫都聚變?yōu)楹ぶ?，會依次進(jìn)行更高難度的聚變反應(yīng)，比如把氦變?yōu)樘?，直到把硅聚變?yōu)殍F——這個過程并不是簡單地將兩個硅聚變?yōu)殍F,，而是通過一系列復(fù)雜反應(yīng)完成的。

硅聚變完成后,，超新星就立即在此后幾秒內(nèi)爆發(fā),。嚴(yán)格說，這類恒星就是在鐵核心積累到足夠大時就突然向內(nèi)塌縮,，硅聚變同時停止,，然后超新星立即爆發(fā)。

對于參宿四這樣的恒星,，氫聚變?yōu)楹さ臅r間可以持續(xù)幾百萬年,，但硅聚變?yōu)殍F的過程非常短——以小時來計算。所以你指望小時量級的硅聚變階段可以導(dǎo)致恒星持續(xù)幾十天以上變暗,，顯然是不可能的,，因為連時間的尺度都對不上。

但如果變暗的原因是恒星表面的劇烈變化或者恒星噴發(fā)出強烈富含塵埃的星風(fēng),，那就確實意味著這顆星正在快速走向生命終點：很多恒星在快要死亡時,，會噴發(fā)出特別強烈的星風(fēng)，裹挾著大量塵埃,。

但對于一顆恒星,，這樣的劇烈噴發(fā)可以發(fā)生很多次。有時候,，恒星噴發(fā)物質(zhì)之后幾年,，恒星就爆炸為超新星；有時候,，恒星噴發(fā)物質(zhì)之后幾十年,，恒星才爆炸為超新星。此外,，有時候恒星噴發(fā)出的物質(zhì)還會碰撞之前噴發(fā)出的物質(zhì),，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，發(fā)出強光,，反而變亮了——這就是“假超新星”,。

對于參宿四，我們根本不知道它的變暗是不是因為強烈的物質(zhì)噴發(fā)導(dǎo)致的,。即使假定是物質(zhì)噴發(fā)導(dǎo)致,，也無法確定它會在幾年還是幾十年甚至幾百年后才會爆發(fā)為超新星。

如果參宿四爆發(fā)為超新星,，它會有多亮,？

上面說過，如果參宿四爆發(fā)為超新星,，它會變亮大約12等,。參宿四的視星等（記住，此處討論視星等，不是絕對星等）最亮?xí)r為0等,，將0減去12,，得到的是-12等。假如它爆發(fā)為超新星后還可以更亮1等,，那它的視星等就是-13等,。

滿月的視星等大約是-12.4等，太陽的視星等是-26.7等,。對比之后就會發(fā)現(xiàn),，參宿四爆發(fā)后最亮?xí)r會與滿月差不多亮，夜晚照出人影是沒問題的,。但即使是最亮?xí)r,，它看上去也顯然要比太陽暗得多。出現(xiàn)兩個太陽的情況是不可能的,。

如果參宿四爆發(fā)為超新星,，它會毀滅地球嗎？

如果有人問你這個問題,，你可以反過來問他：那月光會毀滅地球嗎,？參宿四爆發(fā)為超新星之后，最亮?xí)r看起來也才月亮那么亮,，意味著它發(fā)出的光落在地球上的流量與月光照射地球時的流量一樣,。

從另一個方面說，參宿四與地球的距離大約為700光年,，而早已有嚴(yán)肅的研究表明,，只有距離地球10光年以內(nèi)的超新星爆發(fā)才有可能破壞地球大氣，進(jìn)而破壞生態(tài)圈,。

有些人還認(rèn)為：參宿四爆發(fā)后產(chǎn)生的伽瑪射線暴如果方向恰好對準(zhǔn)地球,，就有可能摧毀地球生物圈。

但參宿四是一顆紅超巨星,，有很厚的氫包層,。如果伽瑪射線暴由噴流產(chǎn)生，那么,，即使參宿四爆炸后內(nèi)部產(chǎn)生噴流,，噴流也會被氫包層吞沒，而不可能產(chǎn)生伽瑪射線暴,。如果伽瑪射線暴來自激波突破,，參宿四也不可能產(chǎn)生伽瑪射線暴：紅超巨星的激波突破輻射不可能是伽瑪射線，只能是紫外線與可見光,，它們無法傷害地球大氣,。

圖：別以為超新星爆發(fā)都會這么近。

結(jié)論

參宿四的持續(xù)變暗，并不意味著它會立即成為超新星,。它變暗的具體原因未知,。即使它成為超新星，它看上去最多也只是達(dá)到滿月亮度,，因此無法破壞地球大氣與生態(tài)圈,。

無論如何,，參宿四已經(jīng)處于生命末期,，不過瘦死的駱駝比馬大，人家就是末期的持續(xù)時間也比人類壽命長,，大概也就幾十萬年吧,。當(dāng)然，如果它已經(jīng)處于末期的末期,，那我們有生之年還是有希望看到它爆炸的,。

假如參宿四爆炸為超新星，我們將見證一次壯觀的銀河系內(nèi)的超新星爆發(fā),，上一次被人類觀測到的銀河系內(nèi)超新星爆發(fā)是于1604年被觀測到的“開普勒超新星”,，那時"大清"不僅還沒滅，它還沒建立呢,。

如果參宿四爆炸為超新星,，我們的后代就看不到美麗的、幾乎等邊的"冬季大三角"了,。這么想來,，還是有些遺憾的。