为什么参宿四比太阳大73亿倍科学家可能

《史记·天宫书》中说:身为白虎,三星直者,是为衡石,下有三星,兑,约罚,为斩艾事,其外四星,左右。肩股也,小三星隅置,曰觜,为虎首。这段话的意思是说,有三颗星横向排列在星空中,差不多正好在赤道上,称之为衡石,即一块起到平衡作用的石头。因此衡石的含义就是赤道的中腰,也是白虎的中腰,这三颗星就是参宿的标志星,参宿之名就源于此。尽管银河系内有80%的恒星,比我们的太阳小得多,但和一些更庞大的恒星相比,我们的太阳仍然小得可怜。在冬季的夜空,我们可以在著名的猎户座的肩膀上,看到一颗非常明亮的恒星,那就是参宿四。这里简单的科普一下,参这个字,最开始就念shen,指的就是三星。甲骨文里这个字,就是一个人头顶三颗星。后来为了强调三星的样子,在下面加了三撇。参的基础上造了叁字。有叁引出参加的意思,才有了can的读音。参宿四又叫猎户座α星,是夜空中除太阳外第12亮的恒星,它是一颗红巨星,直径大约是太阳的倍左右。也就是11亿公里,体内可以放下7.3亿个太阳。如果它位于太阳系的中心,它的表面会超越小行星带,并可能抵达且超越木星的轨道,完全地席卷掉水星、金星、地球和火星。但是类似太阳之外的所有其他恒星,参宿四是如此遥远,以致看起来也只能是一个光点。甚至在大型望远镜那也是如此,科学家们告诉我们参宿四是一颗脉动变星。恒星的表面积也周期性的增加与减少,也就是说,参宿四体积会发生较大的变化,最大的时候甚至有可能达到太阳的倍。和太阳相比,参宿四的自转速度很快,在赤道处可以达到每秒5.5km,而太阳只有每秒2km的速度。我们知道,物理学上有一个非常重要的定律叫做角动量守恒定律。而随着一个旋转物体的体积变大,其旋转速度会变慢。同样的,这个道理在恒星上也适用,红巨星体积比较大,理论上来讲,自转速度应该比较慢才对,但是参宿四不仅比太阳快,而且自转速度几乎达到了太阳的三倍。这个现象非常难以置信,实际上不仅是参宿四,科学家们发现其他一些红巨星也拥有比理论上更高的自传速度。对于这个问题,路易斯安那州立大学马诺斯·查佐普洛斯一直非常感兴趣,他表示,最近关于大质量主序星的观测显示,其中很大一部分都拥有比较大的自转速度。其中最大的甚至达到了,每秒km。我国天文学家利用郭守敬望远镜甚至发现了自转速度达到每秒km的恒星。这颗恒星位于银河系的外旋臂上,距太阳大约3万光年,该恒星正在以每秒约千米的速度离开它目前的所在地,说明这个恒星可能起源于双星作用。由于主星在演化后期身体膨胀,导致了这颗星开始吸积主星物质,从而自转加快,最后由于主星作为超新星爆炸,该恒星被抛出,而NASA的开普勒太空望远镜也发现了大量自转速度比太阳快18倍,甚至更多的大质量恒星。这些恒星都在挑战人类的物理定律,也一直困扰着很多科学家,在经过长期的分析和研究之后,查佐普洛斯提出了自己的猜想,并且发表了论文,在论文中他指出,参宿四之所以有如此高的自转速度,很可能是因为由于它是由两颗恒星合并而成的。同样的,查佐普洛斯也持有类似的观点,他在自己的论文中说道:一个双星系统在几百万年前被其宿主星团抛射出来,随后发生了合并,他指出,双星系统的合并在宇宙中扮演的角色远远超过了科学家以往的认知。目前的观测数据显示,60%的大质量恒星都是双新系统的成员,而且这些系统中,大部分大质量的恒星都会和它的同伴发生过相互作用,甚至其中1/3已经经历过恒星的合并过程。这些发现告诉我们,恒星合并,对于大质量恒星自转特性长期演化的影响至关重要。对于参宿四,他的推测是:大约在几百万年前,参宿四和它的伴星都位于猎户座OB1星协中,其中主星的质量约为太阳的16倍。伴星的质量约为太阳的2-3倍。后来在未知的原因下,这个双星系统被抛射出来,查佐普洛斯相信参宿四就是从这里被抛出来的,以每秒钟30km的速度在星系之间穿越,形成一个长度达到4万光年的弓形冲击波。我们所说过,越大的恒星寿命越短,双星系统中的主星首先进入到演化末期,膨胀为红巨星,膨胀到太阳的到倍,最终吞噬了自己的伴星。在这个过程中,合二为一的新恒星获得更大的角动量,最终形成了今天参宿四高速自转的现象。查佐普洛斯的团队指出,这个解释不仅能够说明为何参宿四有如此惊人的自传速度,同时也适用于其它高速自转的大质量恒星。除此之外,他们也提出了另一种猜测,那就是参宿四的角动量在两颗恒星还独立存在时就已经获得了。而在它进入演化末期后才体现出来。不过这个说法的可能性不大。总而言之,对于这种几种可能性,至少有一点是正确的,那就是双星的合并在宇宙中或许扮演着极其重要的角色,只可惜我们人类对于这样的现象。理解的还不够透彻,只能通过更多的与这观测和实验模拟去了解这个过程,但是可以肯定的是,或许这个过程中还能发现大量的秘密,等着科学学家去探索解决。


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