离太阳最近的大质量恒星表现的很怪异，参宿四最近的亮度降低到了只有平常的三分之一。是什么导致了这种异乎寻常的现象？这是否意味着参宿四将要爆炸？

参宿四靠近猎户座，你会发现这颗臭名昭著的恒星位于猎户座猎人的肩膀上，也被称为阿尔法猎户座，很容易就能发现它是夜空中亮度第十的恒星。

至少，它是你能看到的第十亮的恒星。在过去的几个月里，天文学家就发现了这颗恒星所发生的一些奇怪现象，现在它的亮度大约是通常肉眼可见的1/3。

事实上，参宿四现在已经被降级为第24颗最亮的恒星。若要了解这发生了什么，我们首先要讨论一些关于这颗恒星的背景，你会看到比这颗恒星变暗更有趣的地方，就是参宿四不是一颗普通的恒星。

参宿四比你想象的更年轻

实际上，它比我们的太阳要年轻很多。太阳诞生于大约46亿年前，由古老的巨大分子云的引力坍缩而形成的。

而参宿四可能诞生于1000万年前，从某种意义上来说，这大概是我们的原始人类祖先开始从大猩猩中分裂出来的时候。如果我们把太阳的年龄划分为一年的365天，那么参宿四可能是在12月31日早上5点出生的。

它太年轻了，像地球这样的岩石行星可能还没有足够的时间来形成，坦率地说，可能永远也不会形成。

参宿四是一颗非常年轻的恒星，但换一个方式，拿我们人类与之相比，它实际上也是一颗古老的恒星。这颗恒星有望能存活多久？

让我们把它与太阳进行比较，太阳现在被认为是中年时期，它的燃料足以再持续50亿年，直到最终演变成一颗短命的巨大恒星，然后只留下一颗死去的白矮星。

事实上它已经演变到了迅速膨胀阶段，你可以发现长参宿四在其短暂的生命中一直非常贪婪，它诞生时的质量超过了太阳质量的15倍，自从它开始运行以来，它就像地狱里的蝙蝠一样，尽情的享受着它的燃料供应。

这颗恒星是一个怪物，它释放出的能量是我们的太阳的10万倍，甚至在它膨胀成一个巨大的恒星之前的主要生命周期中，它释放出的能量仍是太阳的数万倍。

像参宿四这样的大质量恒星实际上是非常罕见的，就像大多数动物进化成与其物种相当的体型大小一样，但实际上，在一系列反常的条件下，以某种方式导致了巨大的动物出现，并且变得很突出。

同样的道理，参宿四也是一个巨大的怪物，因为每200颗恒星中只有1颗恒星的质量与参宿四相当。参宿四不仅质量巨大而且还进入了分裂膨胀阶段，这意味着要了解这颗巨大的恒星也变得极其困难。

来看看恒星的内部，一颗恒星有两个关键区域，核心是聚变发生的地方，以及基本是热气体的外层。当恒星将氢聚变成密度更大的氦时，它们在中心内积聚了一层惰性氦灰，由于氦比氢密度大，导致内核收缩，这反过来又会使它升温，最终中心温度和压强会变得足够极端。

氦可以通过三重阿尔法过程融合成碳，这就大大增加了核心的能量输出，而这反过来又导致非聚变氢的外层空间迅速膨胀，有点像一个机器人气球，只是，这个气球现在已经膨胀到木星绕太阳公转的轨道那么大，所以这大致描述了参宿四内部发生了什么。

现在它是如此巨大而且还会继续膨胀，但它不会永远保持这种状态，因为随着碳灰在它的核心积聚，其温度和压强灰继续上升，最终，即使是更重的元素也会和碳开始融和，一旦这种情况发生，参宿四大末日就快到了，那时我们将看到参宿四大灭亡过程会持续几百年甚至几千年。

大质量恒星的死亡

像参宿四这样的大质量恒星死亡后会发生什么？

这可能会有两种可能性，你可能听到最多的是超新星。记住，恒星的核心最终会开始融合碳甚至比碳更重的元素。一旦在它的中心产生铁灰，演变结束了，那是因为融合比铁更重的元素，就是我们所说的吸热反应。这意味着实际上需要更多的能量来进行反应而不再是释放出能量了。

换句话说，这个反应消耗了恒星核心的能量。记住，这是一颗巨大的恒星，它有着巨大的自引力试图将其自身坍缩。当热源开始减少，由于铁灰的积聚，没有什么可以抵抗这种自引力的坍缩，所以恒星实际上是自爆了。

当恒星膨胀形成的巨大的外层，由于重力的影响，会向内核方向坍缩，这会发生两种可能，要么是内核在结构上抵御坍缩冲击波，注意到并反弹到外部宇宙；要么内核无法抵抗，进而被碾碎成虚无。

大质量恒星的光谱大约是质量较轻的恒星的10倍左右。太阳的质量不好产生足够的压力来坍缩内核，相反，它们只会把内核压缩成一个超高密度的中子星状态，然后从这个中子内部反弹，反弹之后会产生一个巨大的冲击波传播到太空，释放出巨大的能量和喷射出大量的物质。这就是我们所说的超新星或者更专业一点叫做核心坍缩超新星。

如果这颗恒星的质量是太阳的10倍,那么，现在会有更多的物质坠落在内核上，以至于它可以压倒甚至是远超中子的抵抗强度，所以这颗恒星会在内核被压碎的过程中继续坍缩。理论上它会一直坍缩直到一个密度无穷大的奇异点——黑洞，在某些情况下反弹仍会发生，继而形成中子星。但一些反弹出来的物质最终会落回到中子星上，它会打破平衡将中子星再次变成一个黑洞。

但在其他情况下，内核上落回的物质太多，恒星就会内爆，眨眼之间就不存在了。没有反弹、没有抵抗，没有任何形式的爆炸，它就消失了。

这种现象实际上早在2010年左右，天文学家就见证过NGC 6-946星系中一颗红巨星的消失。这在当时甚至都没有被注意到，直到后来，一所更高一级的州立大学的几个天文学家，仔细检查了档案数据，发现了这个不寻常的事件。

这颗消失的恒星质量可能是太阳的25倍，质量较低的红巨星的质量大约是太阳的10～15倍，而太阳的质量正好相反，不会消失而会爆炸。

现在，如果我们把这些观察结果与理论进行更多的比较，它非常的吻合。在这里你可以发现，对恒星是否会内爆、是否变成黑洞或者变成绿色超新星的预测，这显然取决于恒星的质量。这些模型的结果显示了一些随机性，恒星内部的转速、金属浓度及内部本质上的随机性质，这意味着我们不能总是仅仅根据恒星的质量来准确预测会发生什么。

这就是为什么很难确切地说参宿四未来会发生什么。这种情况会因以下事实而变得更加难以预测：实际上我们不知道参宿四点质量，更不知道它诞生时的质量，这还算好的；另一方面甚至我们不知道参宿四的精确距离，这就意味着我们对参宿四的质量有很大的不确定性。

因此，与理论模型相比，我们可以看到，参宿四可能在某一天在没有任何征兆的情况下消失不见。

参宿四在2020年变暗的原因

有了这些大质量恒星的迷人背景，我们现在终于可以谈谈参宿四在过去几个月里发生了什么？

首先要说的是，参宿四是一颗变化无常的恒星，它的亮度变化并不令人惊讶，它的亮度变化不像一个灯泡一样，而是以百分之几甚至百分之十的频率变化，这种变化已经持续了几十年了，这是相当恒定的。

但最近发生的真正不寻常之处在于急剧的亮度下降，已经达到了它平时亮度的三分之一，坦白的说这有点奇怪。

需要强调的是，这个数字代表了恒星的最小值，最近几周的暗淡期，参宿四实际上已经开始稳定，甚至有开始逆转再次变亮的趋势。当我们把这两张相隔一年拍摄的参宿四图片放在一起看时，这个故事变得格外有趣。

通常我们不可能分辨出这样的单个恒星，但有些超级恒星实在太大了，我们至少可以得到一张像这样模糊的图像，显然参宿四在这两张照片中看起来很不一样。

这一事实加上变暗让很多人很担心，那我们来问一个很明显的问题，那就是所有人都在想，现在参宿四的变暗是否意味着它即将变成超新星？

答案可能是，也可能不是。

首先有几个原因，我们没有任何明确的预测恒星在成为超新星之前会经历一段时间的变暗，这些恒星内部的流体动力学非常复杂，这些与重力波的复杂反馈实际上以一种相当不可预测的方式影响了它们的光度输出。

这是一个关于恒星光度预测的例子，从本质上讲，恒星死亡前最后几年的光度与它表面的温度有关。从吉姆·富勒教授的理论来看，恒星的光度确实有时会变暗，但它通常也会变亮。它们确实在星空中到处都是，至少在事件发生的前几天或前几年，我们从未真正的捕捉到过一颗超新星图像，因此我们无法从数据中真正告诉你恒星在变成超新星前有何变化发生。

这些模型是我们目前拥有的最好的模型，坦白地说，我们不知道恒星在超新星爆发前是如何运动的，我们也不知道它现在正在发生什么。

可以确定的是，最近广泛报道的参宿四变暗直接导致了光度的下降，但事实并非如此，现在我们听到的这些报道里所谓的变暗，实则是恒星光谱中可见光部分的亮度变暗了。

参宿四和所有恒星产生的辐射一样，都是由不同的波长组成整个电磁光谱，所以如果我们想计算光度，我们必须把整个光谱中所有的都正确性的结合起来，而不是我们通过这些变暗观测到的，它不是恒星的光度。

当然，幸运的是还有一种方法我们可以测到光度，我们只需要做这些观察。在光谱的其他部分，除了可见光这正在做的，上周在明尼苏达州奥布莱恩天文台进行的红外线测量，也显示了恒星在红外线中有相同的亮度。

换句话说，这种变暗并不代表恒星整体能量输出的变化，它只是局限于光谱中可见光部分。好吧，也许我们可以把手指从恐慌的按钮上拿下来了，我们似乎并没处于像吉姆·富勒预言中的那样变化剧烈的恒星的状态中。

那么，我们如何解释这种明显的可见光变暗，以及最近捕捉到的奇怪的不对称图像。

可见光变暗的解释

有两种广泛流行的理论来解释最近参宿四变暗的情况，如果我们暂时放弃超新星的假设，第一种是恒星表面巨大的耀斑，就像我们观察太阳，可以经常看到小的太阳黑子。

在这些区域中，太阳的磁场线暂时聚集在一起，从而抑制了从太阳内部到表面的热对流，而热量没有很好地到达表面的这一部分，则表面的这部分冷却下来，从而只有正常温度的一半，这就意味着它看起来更暗，这非常类似于如果你将一块铁从火中拔出，它最初会发出红色光，然后冷却下来并停止变化。

一个点或者一组点大到足以挡住三分之二的恒星，通常的其亮度会因此挡住三分之二的恒星表面，至少是我们能看到的半球的三分之二；如果另一个半球没有斑点，那么这意味着总共大约三分之一的恒星表面会被斑点覆盖。

太阳黑子当然不会变得如此之大或如此之多，所以在太阳表面无法遮挡如此大的面积。过去有其他的巨型恒星被记录到发生过这样的现象。

例如，在三角座星系中的一颗橙色巨星HD 12345，通过一种叫做多普勒成像的特殊技术清楚的揭示了它表面大约1/4到1/3的区域被稀疏覆盖，但它足够告诉我们这至少是一个合理的解释。

现在太阳黑子的周期大约是11年，在这个周期的高峰期，大约有1%的恒星表面被黑子覆盖，这相当于恒星光度的一个相当微小的变化，它实际上只增加了0.07个百分点，所以恒星的光度对它们的黑子覆盖的变化是相当强劲的。

当把这些点放在一起我们可以看到，假设这个理论适用于参宿四，我们可以解释光度似乎变化不大的事实，我们可以解释光谱中可见光部分的明显变暗。

我们也可以用一个假设来解释这种不平衡的图像，现在太阳记录上的斑点是由磁场线阻碍对流引起的，这些斑点一般都有地球那么大，但是如果我们将其放大，会是另一种效果。

另一种也同样令人信服，参宿四的表面引力弱得可怜，这可能会让你们想，如果我站在参宿四的表面上，我能跳上太空吗？我能实现逃逸速度吗？

逃逸速度由下面的方程给出：其中G是表面重力，R是物体的半径，对于太阳来说，这大约是每秒600公里，所以你需要大量的能量才能离开太阳表面；在参宿四上，虽然它比太阳的少了约10倍，但那也需要每秒60公里。

因此，这就增加了一种可能性，即来自恒星内部的强烈震荡可能以足够的力量传播到表面，实际上将外层抛入深空或至少部分深空，一旦外层被恒星释放出来，就可能冷却下来，最终挡住了一些恒星的光线，基本上只是尘埃，我们甚至可以在之前的尘埃释放中看到一些尘埃。

在这个巨大的光斑中，表面实际上已经冷却了一些，但这里的表面本质上是相同的温度，只是有一些灰尘挡住了光的去路，所以天文学家艾米丽·莱韦斯克最近的研究用光谱技术研究了表面的温度，

他们发现，恒星表面并不与剧烈冷却的过程相一致，因此，在这个基础上，他们支持尘埃假说，这就给我们留下了两个非常有说服力的解释，而不假设恒星演变成超新星。

现在，因为我们对恒星在变成超新星之前的最后几年里的行为有太多的不了解，所以我们所看到的仍然完全有可能是即将演变成超新星的迹象，但一般来说，恒星在它们生命的这一阶段要花费大约10万年的时间。

所以这在概率上是不可能的，这与我们短暂的人生相吻合。这也是一个遗憾，因为如果参宿四真的变成超新星，它有650光年远，这意味着它离我们足够远，不会伤害我们。但若是足够近，我们就有机会深入研究，了解这个神秘的恒星的最后阶段。

当然，它也会发出非常漂亮的光，甚至比满月的亮度还亮；或者，它可能会消失，留下一个黑洞，这也是一个令人难以置信的观察结果。

像参宿四这样的大质量恒星很神奇，是的，它们是不寻常的稀有动物，它们不太可能形成行星更不用说生命了。但另一方面它们也与我们紧密相连，那是因为在这些大质量恒星的引擎里，你体内的许多重元素像磷、钾、氧，就是在它的内部深处形成的。

当这些恒星走到它们的尽头时，它们在宇宙中猛烈地爆炸开这些丰富的内部物质，那些新形成的重元素被抛到星系另一端遥远的彼岸，因为还剩下大量的氢并融合了从碎片中形成的新的恒星，最终形成了富含这些对生命至关重要的重元素行星。

这些相同的元素在你的身体里，现在，在历史上的某个时刻，它们在宇宙中最大的恒星的力量里，你的身体本质上是由灰烬构成的，所以观看参宿四就像看到生命起源的最早步骤之一，就像看着镜子里我们自己的起源。

这些恒星猛烈地撕裂自己，几乎是一种牺牲的行为。因此像我们这样的复杂的化学实体，也许有一天会在宇宙某个角落诞生，像凤凰的火焰一样升起。