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银河系里一颗神秘的恒星,忽明忽暗,甚至会威胁到地球

2024-04-27科学

在距离地球7500光年之外,有一颗神秘的星球。人类对它观测了350年,在350年里,它忽明忽暗,暗的时候肉眼根本看不见,亮的时候曾经是夜晚第二亮的恒星,仅次于天狼星。

2003年,全球天文学家再也无法控制自己的好奇心,他们联合起来,将世界上最重要的望远镜都对准了这颗叫做海山二的恒星。其中包括哈勃太空望远镜、钱德拉X射线天文台、斯皮策太空望远镜、智利的甚大望远镜等等。谁也没料到,这次观测结果刷新了人类对宇宙的认知。海山二是一个绝对无法想象的奇异的天体系统。这颗忽明忽暗的恒星到底是怎么产生的?海山二又会给地球带来什么样的影响呢?

时间要回溯到1677年。南大西洋上有一座与世隔绝的孤岛-圣赫勒拿岛上有一位年仅二十一岁的牛津大学毕业生埃德蒙·哈雷自告奋勇地跑到这座鸟不拉屎的岛上观测南半球的星空。今天这座岛看上去漂亮得不得了,但是在300多年前,这里的条件是非常简陋的。

在十七世纪的时候,地球的南半球上没有什么科学昌明的国家,所以人类从来没有对南半球的夜空进行过科学观测。哈雷的任务就是在这里绘制南半球的星空图。这张图就是哈雷手绘的人类历史上第一幅南天星空图。在这幅图的目录里,它详尽地描述了南半球夜空中最亮的341颗恒星,其中就有处于船底座的恒星-海山二。但是当时哈雷并没有发现异常,他只是做了个简单的记录,这是一颗二等星。

所谓星等又称为视星等,是人类观测星体亮度的标准,最早是由古希腊天文学家喜帕恰斯在公元前150年左右制定的。他把全天的星星划分为六个亮度级,最高的为一等星。但是后来天文学家发现很多星的亮度都大于一等,所以呢,又引入了负数。负数越大,星星的亮度就越高。

当哈雷第一次观测海山二的时候,它只是一颗普通的恒星,中规中矩。但是50年后的1730年,海山二居然开始变脸了。天文学家发现,海山二突然变亮,亮度增长极大,很快就成为船底座最亮的恒星。它用了50年的时间不断地变亮,但是到了1782年,也就是清乾隆47年,那一年,也是四库全书编著完毕的日子,奇怪的事情又发生了。海山二又突然开始变暗了。变暗的时间一共持续了40年。

就在天文学家以为再也看不见它的时候,1820年,海山二再一次开始变亮,在7年的时间里亮度超过了十倍。1841年,中英之间正在进行鸦片战争,海山二的活动达到了最高峰,亮度为负0.8等,成为全天空第二亮的恒星,甚至有时候白天都能看到它。到1856年之后,诡异的事情又出现了,海山二第二次变暗,这一回暗得很彻底,很快肉眼就看不见了。人们认为这一回海山二彻底消失了。

时间又过去了84年,到1940年,第二次世界大战打得如火如荼的时候,海山二居然第三度开始变亮了。从1972年到2019年这30年里,海山二的亮度从6.2一直涨到了4.3等,直到今天,海山二仍在不断变亮中。海山二的疑问困惑了人类两百多年。一颗恒星一会儿变亮,一会儿变暗。在海山二上到底发生了什么事儿呢?

时间来到二十世纪40年代,美国天文学家闵可夫斯基和兹威基开始将超新星分类。随后,天文学家对恒星的死亡,也就是超新星爆发做了大量的研究。有的天文学家就对海山二提出了大胆的猜想,说这会不会是一颗超新星呢?那个时代,科学家对超新星的爆发已经很了解了,超新星是恒星死亡的谢幕表演,就像是放烟花一样,炸完了就没了。

但是海山二的情况可是天差地别。假设1730年海山二第一次变亮是超新星的爆发,那1820年和1940年又是怎么回事呢?为什么又变亮了两次呢?一颗恒星总不能爆炸三次吧?这真是让人百思不得其解。

时间来到了1984年,在智利阿卡塔马沙漠南部的拉希拉天文台,南半球第一台2.2米的望远镜投入使用,人们这才有机会第一次深入地观海火山二,而这是因为海山二是南半球夜空的恒星,只有北纬十五度以南的人才能看得见,而南半球一直没有大型的天文望远镜,所以没办法对它进行观测。当望远镜第一次聚焦海山二之后,就得到了这样一张照片:一个气态的云团,像是一个小型的星云。

天文学家一头雾水。这种云团通常表示恒星已经爆发了,但是爆炸的恒星绝对不会这么亮。这说明云团的中央还有天体。这个天体又是什么呢?

但是海山 二距离地球有7500光年,想看清楚又谈何容易,必须要等到大杀器的上场。。科学家们一等又是12年,时间来到1996年。刚刚维修成功的哈勃太空望远镜立刻对准了海山二。经过长时间曝光和复杂的影像处理后,人们首次清晰地看到了海山二的影像,没想到这个海山二居然长成了哑铃的样子。中央是一个炙热区域,两团球状的气体与尘埃云连接在一起,正在吸收蓝光与紫外线。

通过光学测量分析,发现云团中央的天体大得超乎想象。天文学家估算,海山二的质量在超大质量恒星中排名第二十二,前二十一位基本都在大麦哲伦星系里,因此海山二很可能是银河系中质量最大的恒星。这样一来就更需要研究海山二了,闹不好海山二是地球边上最大的定时炸弹。

时间来到1998年,钱德拉X射线天文台对海山二进行了重点观测。诡异的事情又出现了,海山二发出的X射线似乎遵循着某种固定模式。它的X射线喷射是有周期的,从98年到03年,再到09年,再到2014年,每隔5.5年重复一次,这的确非常奇怪。它不仅在可见光范围内忽明忽暗,在X光范围内也呈现出5.5年一次的重复模式。这难道是外星智慧生物在向宇宙发送密码?天文学家对海山二的了解并没有增加,反而更加迷惑了,因此决定动用所有观测手段进行一次集体会诊。

2003年,全球的主要天文望远镜几乎都指向了海山二。这是一次望远镜总动员,收集了大量关于海山二的科学信息。哈勃望远镜拍摄了可见光波段的图片。

紫外望远镜拍摄了紫外波段的图片。

射电望远镜拍摄了氢气团图片。

斯皮策太空望远镜拍摄了红外波段的图片。

科学家们将这些图片结合在一起,形成了一张壮观的海山二全波段影像图。

但科学家们很快又发现了一件意想不到的事情:居然还有一颗恒星环绕气态星云周围旋转。原来海山二不是一颗单独的恒星,而是一个双星系统。为了真正解开海山二的秘密,科学家们对它进行了长达15年的细致观测。

2018年,著名的科学期刊【皇家天文学月刊】在八月刊上连发了两篇重磅文章,作者是美国亚利桑那大学的内森·史密斯和太空望远镜科学研究所的阿明·莱斯特。这一次,科学界真正揭开了海山二的神秘面纱。

两组科学团队使用最新的技术,居然捕捉到了1840年海山二发出的光。当然他们并没有时间机器啊,原理是这样的:海山二爆发后的光在星际尘埃中不断地被反弹,有的光在很多年后才到达地球,这种效应被称为光回声。

科学家们利用这些170年后到达地球的光,一点一点还原了海山二发生的一切。原来海山二不仅是一个双星系统,它还有一颗隐藏的星,是一个三星系统。这个系统实在是匪夷所思。接下来,我们要横跨300年的时光,讲述海山二不为人知的故事。

第一阶段,地球时间1730年,海山二系统中的A星进入了生命的晚期,它即将爆炸。A星开始不断地膨胀,意想不到的情况发生了。环绕着A星的B星居然会吸星大法,开始吸收A星的质量。在这段时间里,地球上的人开始看到海山二变亮了。随着A星的物质不断被剥离,在周围形成了大量的气体尘埃。海山二又开始变暗了。

然后进入到第二阶段,A星的氦内核在靠近最外层的C星时,与其发生了引力作用,他们俩交换了位置。外层的C星被拉入到系统的内部,而A星被甩到了最外层。A星的轨道半径非常大,在图里都看不见A星了,它要经过很多年后才能回来。

第三阶段,地球时间1841年,B星与C星突然合并,这是一次伪超新星爆炸。B星的核心并没有坍缩成黑洞,BC合星将相当于太阳质量十倍的物质送入到太空,喷射出的物质形成了一个巨大的双叶结构,也就是在照片中形成的类似哑铃形状的天体。此时,地球上的人看到海山二发出了巨大的亮光,成为这一阶段亮度的巅峰。随后海山二开始变暗,这一过程持续了几十年。

然后就进入到了第四阶段。每隔5年,海山二的X射线会产生相同模式的变化。原来当初被B星吸走大部分物质的A星,每隔5.5年就会穿过BC核心的外层气态空间,在行进的路上会产生大量的X射线,这就是X射线固定模式的由来。

最后进入到了第五阶段,地球时间1940年。海山二第三度变亮,天文学家认为这是海山二即将爆炸的前奏。现在海山二BC核心是太阳质量的120倍,A星是太阳质量的三十倍,总系统质量是太阳质量的150倍。这是宇宙中极为少见的恒星质量,可以说大得吓人。海山二一旦爆炸,它将形成一颗极超新星,并且形成一个巨大的黑洞。爆炸时的亮度会点亮整个银河系。在夜晚的时候,它会接近月亮的亮度。人们甚至可以借着海山二的亮光看书。

海山二会在什么时间爆炸呢?天文学家们推算,可能就在1万年之内。在天文学的时间尺度上,1万年是一个非常短暂的时间,这意味着海山二随时都有可能爆炸。那么,海山二爆炸后对地球会有什么影响呢?

由于海山二距离地球有7500光年,理论上影响不会太大。但是,我们也不能完全放心,因为存在一个极端的可能性:如果爆炸时两极喷射出的伽玛射线恰好对准地球,那么可能会摧毁地球的臭氧层。在4.45亿年前的奥陶纪末期,地球就曾经经历过这样一次事件,当时一颗超新星的伽玛射线爆发击中了地球,导致了一次大规模的生物灭绝。如果这种情况再次发生,人类文明将面临巨大的威胁。当然,这只是一个小概率事件,所以极端危险的可能性并不大。因此,大家不必过于担心海山二的爆炸。