参宿四隐藏了一个世纪的伴星终于被拍到了

每颗巨星都有它的秘密。参宿四——猎户座肩部的红超巨星，也是天文史上被观测最多的恒星之一——有一个隐藏了大约百年的秘密：天文学家一直预期它有一颗伴星。他们预测过它的存在，建立过它的质量与轨道模型。但直到今年，他们才真正亲眼看到它。

这张图像并不震撼。它只是一个明亮的点，亮度比参宿四本身暗约3万倍，于2024年12月由欧洲南方天文台（ESO）位于智利阿塔卡马沙漠的甚大望远镜上的SPHERE仪器捕捉到。这个光点背后，是长达一个世纪的物理学推演与猜测——用巴黎天文台首席研究员米格尔·蒙塔格斯（Miguel Montargès）的话说，这是那种会让科学家从椅子上跳起来的时刻。

如何实现探测

SPHERE仪器并非为这项任务而造。它原本的设计是通过压制宿主恒星刺目的光芒来探测系外行星。参宿四的伴星呈现了该问题的特殊版本：参宿四的直径约为太阳的700倍，亮度比达3万比1，任何伴星都会淹没在其光芒中。

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为了分离出伴星的信号，研究团队首先需要合适的几何条件。伴星必须处于从地球视角看距离参宿四最远的角距——即两颗天体在天空中相距最远的时刻。这个窗口于2024年12月开启。随后，团队花了数月处理数据，逐像素扣除参宿四的贡献，直到一个微弱的次级光源浮现出来。这个光源——被非正式命名为Siwarha——正是从百年恒星模型中缺失的那个天体。

参宿四B究竟是什么

这颗伴星的质量比大多数模型预测的更大。早期估算将其质量定在太阳附近。新数据指向一颗质量为太阳2到3倍的恒星——一颗炽热、蓝色的B型主序星，其绕参宿四的公转周期大约为六年。

这一质量提升了发现的意义。如此大小的伴星并非被动的旁观者。它会影响参宿四通过恒星风损失质量的方式，影响红超巨星外层物质的运动，甚至可能影响最终超新星爆发的进程。“这个伴星是否会对红超巨星的演化产生影响，这个问题确实被打开了，”蒙塔格斯说。

一个世纪的猜测

认为参宿四并非孤星的观点可追溯至大约一个世纪前，当时天文学家注意到其周期性的亮度变化过于复杂，无法仅用恒星自身的脉动来解释。一颗引力伴星可以解释部分变异性——它会拉扯参宿四的外层，在其光变曲线中引入不规则性。

参宿四已经是天空中最受关注的恒星之一，原因有另一个：它将在未来10万年内爆发超新星。届时，爆炸将在地球上短暂地肉眼可见，甚至白天也能看到。2019–2020年的“大黯淡”事件中，参宿四显著变暗，引发了全球关注，而蒙塔格斯的团队后来证明，这是由于参宿四自身表面喷出的大量尘埃所致，并非即将坍塌。

一颗伴星为这段历史增加了新的变量。双星系统的演化方式与单星不同。Siwarha的存在给参宿四的质量损失历史、自转以及最终爆发的几何结构模型引入了未知数。

这并未解决什么

“这是一个长达一个世纪的探索的终点，”蒙塔格斯说。然而，搜寻尚未结束。这张图像是伴星存在的最有力证据——但并非最终确认。为了确定参宿四B确实在物理上绕红超巨星公转，而非一颗恰好出现在附近的后景星，团队需要第二次观测。根据大约六年的公转周期，伴星大约在一年后应出现在参宿四的另一侧。如果确实如此，那么解释将变得明确无误。

引力束缚也尚未确定。伴星的位置与模型预测它在该轨道相位时应处的位置相符——这是强有力的间接证据。但确认这一预测需要后续测量。

对参宿四超新星的影响仍无法计算。轨道距离、准确的质量比以及两颗恒星之间的潮汐相互作用程度，都必须在模型将Siwarha纳入真实爆炸场景之前确定。这一发现提出了问题，但并未回答它。

关于参宿四及其伴星的常见问题

参宿四何时会爆发超新星？未来10万年内，尽管这一估算存在很大不确定性。即使在拥有完整模型的情况下，预测恒星死亡时间也极其困难，而伴星的存在引入了现有预测未曾包含的新变量。

参宿四B会影响超新星吗？有可能。双星伴星可以改变恒星的自转速率、质量损失率以及其外层包层的几何结构——这些因素会影响爆炸的能量和形状。研究人员目前无法量化这种影响，因为轨道参数尚未完全确定。

2019–2020年的大黯淡是什么原因造成的？是参宿四自身表面喷出的尘埃云。伴星并未被确定为原因，两者之间是否存在联系——如果有的话——仍是一个悬而未决的问题。

参宿四有多远？大约700光年。它最终的超新星爆发将在地球上白天可见，但在这个距离上不会构成危险。可能产生危险伽马射线暴的最近恒星要近得多，且方向不同。

蒙塔格斯的团队将于2025年底再次观测参宿四，寻找轨道另一侧的Siwarha。如果伴星出现在六年轨道模型所预测的位置，那么一个世纪的假设将成为确定的事实。

Montargès et al., “VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse,” Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661023

标签: ESO, Supernova, Betelgeuse, Miguel Montargès, SPHERE instrument, stellar evolution

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