当我们谈到恒星的大小 ， 可以细分为矮星 ， 巨星 ， 超巨星 ， 以及特超巨星 。
我们称之为特超巨星的这些恒星 ， 质量非常大 ， 生命周期短 ， 随着后期巨大的爆炸 ， 形成超新星后很快消亡 。 现在我们还知道 ， 在它们死亡前还要忍受“咳嗽症”之苦：巨大的尘埃云喷发后 ， 以高速向外抛散 ， 导致恒星亮度急遽变化 。
这听起来是不是似曾相识？是的 ， 参宿四也是如此 。 但这个放放 ， 后面再讲 。
【天文|大犬座VY为何忽明忽暗，让我们撩开星周神秘的“面纱”一探究竟】这是哈勃望远镜于2005年拍摄的红特超巨星大犬座VY的照片 ， 图片展示了其周围混乱的尘埃云 。 这颗恒星位于图片中间偏左的白色斑点里 。
资料来源：美国宇航局,欧洲航天局和明尼苏达大学的罗伯塔·韩福
在这里 ， 我们讲的是大犬座VY（或简称为VY CMa） 。 这颗臃肿的红特超巨星位于4000光年之外的大犬座（这只狗是希腊神话中俄里翁（猎户座）的猎犬之一） 。 在这种情况下 ， 这个星座名实在是特别合适：大犬座VY是一颗巨大的恒星 ， 直径超过20亿公里 。
与之相比 ， 太阳直径为140万公里 。 大犬座VY比太阳大一千多倍 。 一千多！若将大犬座VY放在太阳系中心 ， 它的半径将延伸到土星轨道附近 。
这对地球实在是太糟糕了 。 我们将处于恒星当中 。 这颗恒星产生几十万倍于太阳的能量 ， 我们的行星在这种情况下将无法存在太久 。
是的 ， 这颗恒星在各个方向都在收缩 。 像这样的恒星不会存在很久 ， 一般只有几百万年 ， 随着时间增长 ， 物质被来自恒星内部的辐射压力抛出 ， 被表面产生的大量的光吹走 。 据推测大犬座VY最初的质量可能有太阳的40倍 ， 迄今已经损失了大约一半的质量 。 我们的故事正是从这里开始 。
左图：哈勃望远镜拍摄的大犬座VY恒星周围的尘埃云照片；
中图：放大照片来展示恒星在尘埃云中的位置（实在太小以致看不见）；
右图：插图展示了正在喷发的恒星 。
资料来源：美国宇航局 ， 欧洲航天局和明尼苏达大学的罗伯塔·韩福瑞 ， 以及空间望远镜研究所的J·奥姆斯戴德
对这颗恒星的观测结果显示 ， 它发出的红外光相比于同类恒星来说要多上许多 ， 这说明它是被尘埃环绕的 。 这通常是来自围绕着恒星的岩石（硅酸盐）或碳质（煤烟）物质的微小粒子（我们称之为星环 ， 一个很酷的名字） 。 它们被星光加热 ， 将恒星发出的可见光变成红外光 ， 这就导致了我们观测到过量的红外光 。
对大犬座VY的非常高分辨率的观测结果将这些尘埃展示出来 ， 同时也说明他们非常复杂 。 围绕恒星的有绳结状的物质、团、弧和四散的云 。 然而 ， 使用哈勃望远镜进行的新观测 ， 让天文学家得以测量出这些尘埃的移动速度——大部分尘埃以每小时数万公里的速度被喷射出来 。 十分的快！大犬座VY在干一件大事 。
这些实验美妙的地方在于 ， 他们测量了恒星到各种星团的距离 ， 并将其与星团的速度相结合起来看它们是什么时候被喷射出的 。 他们的发现确实很有趣 。 这些星团的年龄和其他特征显示 ， 它们大约在70、120、200和250年前被从恒星上吹走 。
从恒星的历史观测数据来看 ， 这些周期与恒星亮度有很大变化的时间段相一致 ， 在这个周期里 ， 恒星有很大程度的变暗和变亮 。
换句话说 ， 恒星内部的某些物理机制导致它喷射出这些巨大的尘埃云 ， 而后尘埃云沿着我们和恒星之间的方向运动 ， 导致恒星变暗 。 最后一次大爆发在十九世纪后期 ， 当时大犬座VY黯淡了许多 。 大犬座VY曾经是（勉强的）肉眼可见 ， 但是在喷发之后变暗 ， 而且从那之后就没有再变亮过 。
插图显示了参宿四尘埃喷发的过程：一波炎热的、稠密的气体从其深层向上涌出（图1和图2） ， 冷却然后离开（图3） ， 以及我们如何从地球上观测到它（图4） 。 资料来源：美国国家航空航天局 ， 欧洲航天局 ， 和E.惠特利（空间望远镜研究所）
这非常令人感兴趣 ， 因为每个人都喜欢的没有完全爆发的参宿四 ， 在2019年底刚刚经历一次巨大的变暗事件 。 数月间 ， 参宿四的亮度变得只有平时的一半 ， 天文学家还在争论导致这个现象的原因 。 目前有两种主流观点 ， 一种是恒星的冷却导致其光度下降 ， 另一种则是尘埃的爆发阻塞在恒星表面 。 我实际上倾向于后一种解释；有很多的尘埃围绕着参宿四 ， 我们知道它有时会以巨云形式将这些物质吹走 。 但是温度的下降这个可能性至今还不能被排除 。
参宿四仍是一颗红超巨星 。 质量更低 ， 体积更小 ， 不像大犬座VY那样明亮（毕竟大犬座VY是整个星系中最明亮的恒星之一） ， 但非常相似 。 如果大犬座VY正在吹走尘埃和变暗 ， 那么同样的事情也可能发生在大量的B型恒星上 。
插图描绘了正在爆发巨大尘埃云的大犬座VY 。 资料来源：美国国家航空航天局 ， 欧洲航天局 ， 和明尼苏达大学的罗伯塔·韩福瑞 ， 以及空间望远镜研究所的J·奥姆斯戴德
参宿四和大犬座VY还有其他的差异 ， 其中一些很重要 。 参宿四是一颗规则变星 ， 在根据其低层大气层深处发生的物理现象决定的一“年”中经历周期性亮度变化 。 而大犬座VY是一颗不规则变星 ， 其亮度的变化需要很多年来完成 ， 其周期更可能是从其上层大气层发生的物理现象决定的 。 所以 ， 从一颗恒星推断另一颗恒星的性质时要更加小心 。 但这种做法仍然是一个很具有争议的 。
一组显示了参宿四在2019年1月（左图）到2019年12月（右图）的光度是如何变化的图像 。 资料来源：欧洲南方天文台/M. 蒙塔尔盖斯等人
这样的恒星令我着迷 ， 也让我害怕 。 这让人很难理解它们是多么令人震撼的巨大 ， 引力多么强大 ， 以及在他们的生命周期中是如何存在的 。 但是它们对于星系的演变是至关重要的 ， 它们在星核中形成了重元素（比如铁元素） ， 然后随着它们的爆发分布到整个宇宙中 。 这些物质遂参与形成了新的恒星 ， 新的行星 ， 还有我们 。 毫不夸张的讲 ， 包括我和你 。
流经身体的血液中的铁元素 ， 曾经是一颗爆炸的恒星（如大犬座VY）的中心核的组成元素 ， 这些铁元素在恒星爆炸后被泵送入星系中 。 如果单凭这一点还不足以让我们去研究这样的恒星 ， 那就没有别的理由了 。
BY: Phil Plait
FY: 簪花小甜豆
如有相关内容侵权 ， 请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权 ， 并注意保持完整性和注明出处
推荐阅读
- 天文|2022年首月“天象剧场”排片已就位，你想看哪部？
- 天文|星空有约｜2022年首月“天象剧场”排片已就位，你想看哪部？
- 行星|天文学家发现迄今规模最大的一组星际行星
- 恒星|韦布发射升空 五大天文任务可期
- Windows|微软解释在Windows 11上为何部分驱动可追溯到1968年
- 天文学|差一点就“太空事故”了！SpaceX星链卫星两度接近中国空间站，后者紧急避让
- 体系|为何要推进智能制造？工信部：对实现新型工业化有重要作用
- 太阳轨道|冬奥会奖牌里 蕴含着古老的天文知识
- 苹果|苹果配件必须买原装 这个错误言论为何误导了很多人？
- 天文学|带领孩子走近科学