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宇宙最神秘恒星,忽明忽暗「挑逗」人类300年,真相是三体系统?

2024-04-24科学

奇幻的宇宙中充满了各种惊奇,超乎了人们的想象。其中就有这么一颗恒星,忽明忽暗的光亮变化「挑逗」了人类300年之久。

170年前,这颗恒星更是急剧变亮,亮度直达整片天空的「第二亮」,当人们都以为它已经爆炸灭亡的时候,它却奇迹般地「存活」了下来,至今仍然像灯塔一样散发着耀眼的光芒。

这颗恒星就是位于船底座恒星系统、距离我们7500到8000光年远的海山二。也是目前人类观测到的银河系最大的「恒星」。

突然变亮的恒星,一朝「丑小鸭变天鹅」

其实人们早在1677年的时候就发现了这颗恒星。发现它的人正是大名鼎鼎的英国著名天文学家爱德蒙·哈雷。当时它只是一颗并不明亮的四等星,哈雷甚至根本就没把这颗恒星当回事,而是继续研究他所喜爱的彗星领域,并最终计算出了哈雷彗星的公转轨道,闻名于世。

海山二与之相比,还仅仅是个默默无闻的小字辈呢。小到没几位科学家愿意在它身上耽误时间研究。

然而到了1730年,情况有了改变,人们突然观测到海山二的亮度猛地增加了很多,亮到一跃成为了船底座最耀眼的恒星。

正当所有人把高倍望远镜的镜头对焦在海山二的时候,海山二却又像个腼腆的姑娘一样,亮度再次变暗,消失在茫茫宇宙中。

人们感到无比惊讶:怎么这恒星的亮度还能忽明忽暗啊,当我们准备观测的时候,它又隐藏消失了,这海山二是在跟我们玩捉迷藏么?

然而更奇怪的事情还在后面呢。到了1827年,海山二又变亮了,而且是越变越亮。到了1843年4月,居然成了全天空第二亮的恒星,仅次于距离地球只有8.6光年的天狼星。

要知道,海山二距离地球足足有七八千光年。如果说天狼星是一根距离我们只有14米的蜡烛,海山二就是远在10公里外的灯塔,然而灯塔的光芒却丝毫不逊色于蜡烛,这让人们感到惊讶万分。

为何海山二会突然变亮?又为什么变得暗淡?

科学家们首先想到的解释就是超新星爆发。超新星爆发是指某些恒星演化到生命末期的剧烈爆炸现象。这种爆炸往往会释放出巨大的能量,整个过程中所突发的电磁辐射甚至连整个星系都能照亮。

这就不难解释海山二在短时间内,亮度突然增大几倍甚至十几倍的原因。况且科学家们也的确检测到了海山二喷射出来的物质,总质量相当于10个太阳,并且当时以每秒3200万公里的速度穿过银河系,这不正是超新星爆发的证据吗?

然而仔细再一观测,科学家们发现不太对劲。按理说这么巨大的爆炸,海山二早就应该成为宇宙中的尘埃啊?然而海山二除了亮度急剧下降外,似乎毫发无损。

在1900到1940年间,它的亮度低到了只有8等,根本无法用肉眼直接观测了。而一般超新星爆发之后,恒星的外层物质会全部解体,向四周膨胀变为星云,而恒星的内核会演变成一个高密度的天体,有些还会演变为中子星甚至黑洞。像海山二这样没有被摧毁的现象,实属罕见。

根据数据,有些科学家提出了另一个假说:海山二原来有两个伙伴,是个三颗恒星构成的系统!

由一颗恒星在远处绕着一对双星运动。两颗恒星中质量较大的那一刻逐渐走到了生命的尽头,而当恒星即将完结时,它的体积便开始膨胀。

不过此时别忘了,它的身边还有一颗伴星呢。根据万有引力定律,伴星就开始吸收这颗膨胀恒星撒发的物质。当这颗恒星膨胀到太阳质量的100倍时,不仅变得异常明亮,还把积攒的能量和物质向外释放。而原来质量较大的恒星物质都被伴星吸走了,也就失去了原本的氢气外层,只留下了一个氦的内部核心。

它们俩这质量发生变化,自然会影响到外面围绕着他俩旋转的那颗恒星。质量改变了,引力平衡被打破了,氦行星直接向外被抛出与这第三颗恒星相撞,从而引发了大爆炸。

超新星爆发就这样产生了。大量的物质和尘埃被抛散在了宇宙各处,由于后产生的物质散播速度快,很快就追上了先产生的物质,并且一边把物质向外推,一边使其受热发光,这才使得亮度越来越高。最终这两颗相撞的恒星合二为一,而原来较大恒星的伴星则演变成了海山二。

现在,科学家们通过海山二的无线电发散谱线变化及紫外线观测,显示海山二很可能确实有一个伴星,但它的伴星应该是一颗炙热且质量较小的恒星。

如果真的是两颗恒星合二为一,那它的质量应该更大才对。因此上面提出的三颗恒星的假说并不足以让所有的天文学家都满意。有不少科学家认为,海山二的亮度之所以发生如此翻天覆地般的变化,其实背后还是氢元素在搞鬼。

释放的氢元素含量越高,则恒星的亮度越大。而海山二每隔1000年,就要释放出相当于太阳质量10倍的氢气,当然亮度猛增到之前的好几倍,甚至好几十倍了,他们把海山二的这种现象称为 「假超新星爆发」

无独有偶,翻开天文学观测的例子,类似案例虽然罕见,但也不是绝无仅有。

天鹅座P星,中文名叫做天津增九,在1600年被荷兰天文学家发现后,亮度就缓缓减弱,到了1626年就完全不能被肉眼所见了。可是到了1655年它又再度变亮,到了1662年又暗了,1665年亮度有升到了顶点,之后就一直维持在5等星的亮度。

类似的还有SN 1961V的爆炸,当时物质以每秒2000公里的速度向外抛出,这可比大多数超新星爆发的抛射速度慢得多。而它的亮度变化曲线,相较于一般超新星也有着明显的不同。不过科学家们尚不清楚,是什么原因导致了这些「假超新星爆发」。真相还有待于今后的观测和推论。

海山二在1998年之后亮度又再度增加,如今的亮度已经超过了五等星。亮度的提高,说明海山二正在非常迅速地消耗它的物质和能量。

科学家们普遍推测,海山二最终还会成为超新星,但没人知道它下一次爆发会在什么时候,有可能是漫长的一百万年以后,也有可能就在明天。

一旦海山二发生超新星爆发,它所发出的伽马射线必然会对地球有所影响。好在地球上有着浓密的大气层,这些射线还未到达地面就已经被大气层所阻挡了。

但大气层的上部,包括臭氧层、包括我们的空间站、人造卫星都有可能会遭受到毁灭性的打击。而一旦海山二成为超新星的话,它的亮度甚至可以明亮到在白天也能看到,又或是晚上我们可以凭着它发出的光亮来看书。或许到那时,我们的天空中将会有一个新的太阳。