參宿四之焰

2011/07/04 |

太空天文

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天文學家利用歐南天文台（ESO）超大望遠鏡（VLT）及VISIR光譜儀，詳細觀測超巨星參宿四（Betelgeuse）周圍複雜且明亮的星雲。在這幅影像中，這個雲氣結構如同參宿四向四周噴出的火焰一樣，其實是參宿四向太空中拋出的大量物質所形成的。

參宿四，正式天文編號為獵戶座Alpha星，即獵戶座肩膀上的紅色亮星，冬季大三角之一，不僅是全天最亮的恆星之一，也是一顆紅超巨星（red supergiant），所以它是全天體積最大的恆星之一，半徑約為4.5AU，換言之，若將參宿四放在太陽的位置，則它的表面邊緣大約是在木星軌道附近。VLT影像所拍到的星雲結構，遠比參宿四本身大許多，寬達600億公里做又，相當於400AU，也就是太陽到地球平均距離的400倍左右。

像參宿四這樣的紅超巨星，其實是大質量恆星演化到接近生命末期時的狀況。由於恆星質量愈大、壽命愈短，所以在參宿四短短的一生中，會以驚人的速率將大量物質拋向太空，這樣的狀況已經持續了10,000年左右，向外拋出的物質量已經相當於1個太陽質量。

像參宿四這樣的恆星向外拋擲物質的過程其實牽涉到兩種現象。其一是形成龐大的羽狀氣體雲（plume），不過這種現象遠比目前VLT觀測到的星雲規模小很多，大約是從恆星表面向太空逐漸延伸。第二種則是發生於羽狀氣體雲之後，是參宿四大氣有巨大的對流胞，如同茶壺中煮沸的水一樣，氣體劇烈上下運動的結果。

頁首影像其實由兩幅影像合成，外層是VISIR新的觀測影像，中間部分則是2009年時以NACO觀測的羽狀氣體雲影像。而最中心的白色小圓圈則標示出參宿四的表面。中間有黑色圓盤，是因為必須將參宿四過亮的光芒遮蔽，這樣才能讓比較暗的星雲呈現出來。

VLT的新影像顯示第一種的羽狀氣體雲靠近參宿四表面，以某種結構與外層的星雲連結，VISIR的紅外影像中即呈現出這個連結結構。可見光波段無法看到星雲本身，因為參宿四實在是太亮了，以致於星雲的光輝完全被參宿四掩蓋，如同白天太陽太亮了，以致於看不到星星一樣。而這個星雲的結構不太規則，這樣不對稱的外型，顯示恆星拋出物質時並不是對稱的，或許是受到恆星物質對流胞或巨大羽狀氣體雲的影響。

而此影像所見的物質，絕大部分是成分以矽和鋁為主的塵埃，與我們地球及其他岩質行星的地殼物質組成大致相同。或許在很久很久以前，某顆類似參宿四的大質量恆星在消失之前所拋出的物質，就是現今地球上矽酸鹽類成分的來源。