Betelgeuse,作為最亮的恆星之一及距離地球最近的紅超巨星,長期以來似乎獨自在夜空中閃耀,但一顆隱藏的恆星伴侶最近終於被發現。這一突破是通過安裝在Gemini North望遠鏡上的強大斑點成像儀實現的,該儀器揭示了一顆與紅超巨星驚人接近的微弱伴星。
斑點成像技術通過快速曝光來凍結大氣扭曲,使天文學家能夠捕捉到極其清晰的圖像。結合Gemini North的8.1米鏡面,這一技術使得直接觀測Betelgeuse的隱藏伴星成為可能,這是之前任何望遠鏡都無法實現的。
這一發現距離2019年和2020年的「大暗淡」事件僅幾年,當時Betelgeuse的亮度驟降,引發了人們對超新星即將到來的猜測。雖然該事件後來被歸因於一片塵埃雲,但它重新點燃了科學界的好奇心,促使研究人員重新檢視歷史數據,最終為這一突破鋪平了道路。
這顆伴星在可見光中比Betelgeuse暗約六個星等,並在紅超巨星的擴展大氣層內運行,使其在此之前幾乎無法被探測到。由NASA Ames科學家Steve Howell領導的團隊使用名為「Alopeke」的斑點成像儀捕捉高對比度的短曝光圖像,揭示了在Betelgeuse耀眼光芒下的微弱伴星。
Howell表示:「Gemini North的高角解析度和清晰對比度使得Betelgeuse的伴星得以直接探測。」他進一步解釋,Alopeke實現了其他望遠鏡未曾做到的事情:「曾經的研究認為,沒有人能夠拍攝到Betelgeuse的伴星。」
這一發現解答了千年來人們對於這顆著名恆星為何經歷約六年一次的亮度變化的疑問,並提供了對其他可變紅超巨星背後物理機制的見解。根據其光譜分析,這顆伴星可能是一顆A型或B型的前主序星,這是一顆仍在初期階段、尚未進行氫融合的熱藍白色恆星。
這顆伴星的質量約為太陽的1.5倍,距離Betelgeuse的距離僅為地球與太陽距離的四倍,使其成為迄今為止在這顆位於獵戶座肩部的超巨星周圍發現的最近伴星。
這標誌著首次直接探測到超巨星周圍的近距離恆星伴侶。更令人驚訝的是,這顆伴星位於Betelgeuse的外大氣層內,突顯了Alopeke的卓越解析能力。
這一發現可能最終解釋了Betelgeuse六年亮度變化周期的謎團。科學家們早已懷疑隱藏的伴星可能是原因,但在此之前並未發現。
國際Gemini天文台的NSF項目主任Martin Still表示:「國際Gemini天文台提供的斑點能力依然是一個令人驚嘆的工具,向所有天文學家開放,適用於各種天文應用。解決Betelgeuse問題的成果將成為幾百年來的重大成就。」
這一發現揭示了大質量恆星如何與近距離伴星相互作用,影響其演化及最終命運。Betelgeuse正接近其生命的終點,預計在未來10萬年內會爆炸成為超新星。但其伴星的壽命可能更短。由於來自這顆巨星的潮汐力,預計將在未來1萬年內將其拉向內部,導致劇烈的合併。
天文學家們現在期待2027年11月,屆時伴星將達到與Betelgeuse最遠的距離,這將提供最清晰的觀測機會,並為更好理解這一非凡恆星對的動態提供難得的機會。
這一發現將於7月24日發表在《Astrophysical Journal Letters》上,標題為「Probable direct imaging discovery of the stellar companion to Betelgeuse」。
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