參宿四，這顆夜空中最亮的紅超巨星，終于被發現不再孤單！

天文學家利用位于夏威夷的北雙子座望遠鏡（ Gemini North telescope ），首次直接拍攝到一顆緊貼著它的小伴星，這顆恒星暫時被命名為Siwarha（阿拉伯語意為「她的手鐲」）。這項觀測成果或許不僅解開了困擾人類數千年的「參宿四亮度之謎」，也為其他變光紅超巨星的研究帶來了全新線索。

這顆新發現的恒星是一顆小而微弱的伴星，繞行參宿四的距離極近。雖然探測極為困難，但它的存在與過去的理論預測吻合。然而，另一方面，伴星的發型，也讓人們驚訝于它們大相徑庭的演化步調：參宿四已走向生命盡頭，而 Siwarha 竟然還未踏上主序星階段，核心尚未真正開始核聚變反應。雖然它們同時誕生，但由于質量差異，進程可說是各走極端。恒星伴侶的多樣性，讓人嘆為觀止。

天文學家利用北雙子座望遠鏡（Gemini North） 上的「Alopeke」儀器，首次直接拍攝到一顆以極緊密軌道繞行參宿四的伴星 | Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

位于獵戶座肩膀位置的參宿四（Betelgeuse, α Ori）是夜空中最亮的恒星之一，也是距離地球最近的紅超巨星，約 548 光年遠，半徑約為太陽的 700 倍，質量高達太陽的 19 倍。盡管它的年齡僅有一千萬年（在天文學尺度上相當短暫），卻已邁入生命晚期，預計在未來 10 萬年內將以壯觀的超新星爆炸結束生命。自古以來，參宿四都是肉眼可見的亮星，而它隨時間變化的亮度更早已引人注目。天文學家已知它主要的光變周期約為 400 天，另有一個較長的次要周期約為 6 年。

2019 到 2020 年間，參宿四亮度曾急劇下降，這一事件被稱為“大衰減”（Great Dimming）。當時不少人懷疑這是超新星爆炸的前兆，但后來證實是因為參宿四拋射出一團巨大的塵埃云，遮擋了部分光線。雖然“大衰減”的謎題已解開，但對參宿四的研究仍在持續。一些模型早已懷疑它的 6 年光變周期來自一顆伴星，然而哈勃空間望遠鏡與錢德拉 X 射線天文臺一直未能找到證據。

參宿四的位置 | Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA

Image Processing: M. Zamani (NSF NOIRLab)

如今，天文學家利用口徑 8.1 米的北雙子座望遠鏡卓越的集光能力，終于首次直接探測到這顆微弱伴星。研究團隊發現伴星在可見光波段比參宿四暗六個星等，即大約暗 100 倍。其質量約為太陽的 1.5 倍，推測是一顆 A 型或 B 型的主序前恒星，意思是一顆尚未在核心開始氫核聚變的高溫藍白色年輕恒星。據推測，參宿四與 Siwarha 可能是同時誕生的，但由于參宿四獲得了巨大的物質，得到較快的發展，而伴星卻因為“營養不良”而發育遲緩。并且，在潮汐力的驅使下，伴星最終將被吞噬，科學家推測該事件可能在不太遙遠的一萬年內就會發生。當然，假如參宿四更快演化成超新星，甚至不排除 Siwarha 在參宿四爆炸時被無情摧毀。

據測算，這顆伴星距離參宿四極近，僅約 4 個天文單位，它位于參宿四外層延展的大氣之內。換句話說，換句話說，你可以認為伴星在參宿四的外套里！難怪很難被發現。這是首次在紅超巨星周圍發現如此靠近的伴星。過去的研究甚至認為，這顆伴星幾乎不可能被直接成像。這次探測幾乎已達到北雙子座望遠鏡高分辨成像的極限，但結果卻非常成功，也為未來類似觀測開啟了新的可能性。

• 【參考資料】

• [1] https://tam.gov.taipei/News_Content.aspx?n=EF86D8AF23B9A85B&sms=F32C4FF0AC5C2801&s=B3F22A05D32A7831

• [2] https://noirlab.edu/public/news/noirlab2523/