参宿四隐藏的伴星在历经数百年搜寻后终被发现

2019年和2020年，参宿四的亮度急剧下降——这一事件被称为"大暗化"。该事件使一些人认为超新星爆发即将来临，但科学家最终确定暗化现象实际是由参宿四喷发出的大量尘埃云所致。

大暗化之谜虽已解开，但该事件重新激发了研究参宿四的兴趣，促使人们对这颗恒星的档案数据展开了新的分析。其中一项分析让科学家提出假设：导致参宿四六年周期光变的根源是其伴星的存在。然而当哈勃太空望远镜和钱德拉X射线天文台搜寻这颗伴星时，并未获得任何探测结果。

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如今，由NASA艾姆斯研究中心高级研究科学家史蒂夫·豪厄尔（Steve Howell）领导的天体物理学家团队首次探测到了这颗伴星。他们使用名为'阿洛佩克（'Alopeke）'的斑纹成像仪观测参宿四。'阿洛佩克'在夏威夷语中意为"狐狸"，由NASA-NSF系外行星观测研究计划（NN-EXPLORE）资助，并安装在双子座北望远镜上。该望远镜是国际双子天文台的两台望远镜之一，由美国国家科学基金会（NSF）部分资助并由NSF NOIRLab运营。

斑纹成像是一种天文成像技术，通过极短曝光时间消除地球大气造成的图像畸变。该技术结合双子北站8.1米镜面强大的集光能力，实现了高分辨率成像，从而直接探测到参宿四微弱的伴星。

通过对伴星光线的分析，豪厄尔团队确定了其特征：在可见光波段比参宿四暗六个星等，估计质量约为太阳的1.5倍，且似乎是一颗A型或B型前主序星——一颗炽热年轻的蓝白色恒星，其核心尚未启动氢燃烧过程。

该伴星距离参宿四表面相对较近——约为日地距离的四倍。此发现首次证实存在围绕红超巨星运行的近距离恒星伴星。更令人惊叹的是，伴星轨道完全位于参宿四扩展外层大气内部，充分证明了'阿洛佩克'卓越的分辨能力。

"双子北站获取高角分辨率和高对比度图像的能力使我们得以直接探测参宿四的伴星，"豪厄尔表示。他进一步解释'阿洛佩克'实现了前所未有的突破："预测参宿四存在伴星的研究论文曾断言人类可能永远无法成像观测到它。"

该发现为揭示这颗红超巨星的生命历程及最终消亡提供了更清晰的图景。参宿四与其伴星很可能同时诞生。然而，强大的潮汐力将导致伴星螺旋坠入参宿四而终结生命，科学家预估这一过程将在未来10,000年内发生。

该发现也有助于解释为何类似的红超巨星会呈现长达数年的周期性亮度变化。豪厄尔表达了对此领域深入研究的期望："本次探测达到了双子望远镜高角分辨率成像能力的极限极限，且取得了成功。这为开展其他同类观测研究开辟了道路。"

国际双子天文台NSF项目主任马丁·斯蒂尔（Martin Still）补充道："国际双子天文台提供的斑纹成像能力始终是面向全体天文学家的强大工具，可广泛应用于各类天文研究。解决这个存在数百年的参宿四难题，将成为一项引人瞩目的里程碑成就。"

2027年11月将出现研究参宿四伴星的另一良机，届时伴星将运行至距主星最远位置（因而最易探测）。豪厄尔团队期待在该事件发生前后对参宿四进行观测，以进一步确定伴星的性质。

注释

1. 2024年发布的两篇论文利用全球多地观测者数十年的参宿四观测数据，预测了该伴星的轨道和位置（参见DOI: 10.3847/1538-4357/ad93c8 与 DOI: 10.3847/1538-4357/ad87f4）。