说出来可能你不敢相信,两千年前的参宿四是G型星!
在冬季的夜空之中,有一颗恒星非常明亮,它就是参宿四。这颗恒星通常是猎户座的第二亮星,也是全天第十亮的恒星,现阶段为M型超巨星(即红超巨星)。
图片:现阶段的猎户座
红超巨星,就是一类体积庞大而颜色发红的恒星。除了参宿四以外,心宿二(α Sco)、仙王座VV、盾牌座UY、大犬座VY、维斯特卢1-26、史蒂文森2-18、WOH G64也属于红超巨星。红超巨星的体积十分庞大,例如史蒂文森2-18,其半径估计为2158R⨀,如果它在太阳系中取代了太阳,它的表面将延伸到土星的轨道,其体积更是太阳的100亿倍。
不过,巨大的恒星都会面临一个相同的问题,那就是寿命太短。天文学家认为,像参宿四这么巨大的恒星,寿命只有几百万到几千万年。参宿四形成的时候,别说恐龙,连巨犀都已经消亡了。相比之下,我们的太阳已经形成了差不多46亿年的时间,未来还将生存差不多50亿年。
这么短的寿命,意味着此类恒星的演化速度要比一般恒星快得多(这也就是此类恒星亮度很大的原因)。参宿四的演化速度有多快呢?这么说吧,尽管一个人的一生不足以见证,但人类文明几千年的历史,已经足够见证它的变化了。尽管几千年前的时候没有照片,但好在参宿四足够显眼,许多古籍上都记载了关于它的信息,供今天的天文学家参考。
事实证明,两千年前的参宿四,颜色和今天大不相同。
其中最著名的一本书,就是司马迁的《史记》了。《史记》有一个篇章,就叫《天官书》,其中有记载:太白,白,比狼;赤,比心;黄,比参左肩;苍,比参右肩;黑,比奎大星。翻译过来就是:太白星(也就是金星)颜色多变,其呈现白色的时候像天狼星(α CMa);呈现红色的时候像心宿大星(心宿二/α Sco);呈现黄色的时候像参宿的左肩(参宿四/α Ori);呈现青色的时候像参宿的右肩(参宿五/γ Ori);呈现黑色的时候像奎宿的大星(奎宿九/β And)。
图片:两千年前的猎户座
也就是说,那个时候的参宿四不是红色的,否则它应该和心宿二类似;司马迁把参宿四和心宿二分开描述,并且明确指出它是黄色的,可见两千年前的参宿四和今天确实不同。
这也不是参宿四最初的模样。在刚形成的时候,参宿四应该是蓝白色的,属于宇宙中比较巨大的O或B型恒星。只不过那段历史太久远了,人类的文献记载只能追溯到它变成黄色的阶段。
在司马迁写《史记》的大约100年后,古罗马学者希吉努斯在《天文的诗歌》(De Astronomia)中也对参宿四进行了描述,说它的颜色有点接近土星。土星当然不是红色的,这样的描述意味着和今天的参宿四相比,这颗恒星在两千年前更多了一点土黄色。
到了16世纪,天文学家的观测就更接近现代了。当时丹麦天文学家第谷(Tycho)观察之后描述了参宿四,其颜色比红巨星毕宿五的颜色还要更红一些。
又过了五百多年的时间,参宿四的颜色进一步加深,现在已经和心宿二差不多了。我们知道,心宿二(α Sco)是非常著名的红超巨星,而且在比司马迁还早的时代就已经这么红了。它在中国古代被称为大火星,成语七月流火说的就是它,可见在先秦时期《诗经》问世的时候,它就已经通红了。
图片:赫罗图
来自德国耶拿市弗里德里希·席勒大学的天文学家Ralph Neuhuser就是希望利用参宿四颜色的变化,来衡量它的演化进程,判断它到底进行到了哪一步。他们将司马迁和希吉努斯的记载结合在一起,认为参宿四在两千年前应该是黄色的(大致对应G型星),然后逐渐超越毕宿五(α Tau),达到和心宿二差不多的颜色。
通过这一方法,以及现有的理论,可以估算出参宿四的质量。Neuhuser的团队计算的结果是,参宿四质量大约为太阳的14倍,而恒星的质量,是衡量其演化的重要参数。
他们的进一步推测结果表明,参宿四大约形成于1400万年前。
图片:恒星演化历程
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