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紅超巨星的舞蹈，是瀕死掙紮，還是耀眼的噴發使然？

紅超巨星因含有過多氣體(ti) 而“舞蹈”，它們(men) 產(chan) 生的光芒四處搖晃，使它們(men) 難以倒轉過來。

一位藝術家想象中的一顆環繞紅超巨星運行的係外行星。遠處的明亮光芒來自於(yu) 一顆尺寸相仿的恒星。

（圖片來源：筆秀網）

科學家們(men) 終於(yu) 能夠解釋為(wei) 什麽(me) 一些大質量恒星看起來像是在天空中舞蹈，即使它們(men) 並沒有真的在運動。根據一項新的研究，這些恒星有不尋常的、氣泡般的核心，使它們(men) 的表麵搖晃，同時改變它們(men) 發出的光的總量。

這些跳舞的恒星被叫做紅超巨星，它們(men) 是曾經膨脹後又冷卻了的、臨(lin) 近生命盡頭的巨大天體(ti) 。這些恒星的質量大約是太陽的八倍，直徑則可能達到太陽的700倍——這個(ge) 尺寸相當於(yu) 太陽的表麵被擴張到了火星軌道之外（如果把它放在太陽的位置上，它可以逐步吞沒水星、金星、地球、火星）。然而，即使它們(men) 的身材如此龐大，準確判斷出這些正緩慢走向死亡的巨頭們(men) 的位置，也是一項極具挑戰的任務。

一般情況下，通過識別一顆恒星的光學中心，也就是它所發出的光線的中心——通常和它的引力中心或重心完美匹配，天文學家們(men) 可以判斷出它的大致位置。在大部分恒星中，光學中心具有固定的位置。然而，在紅超巨星當中，這些點則在星體(ti) 裏晃動，隨著時間的推移不斷地移到另一邊。恒星的重心表明了它在宇宙中的確切位置，而且並不像光學中心那樣抖動，然而光學中心的這種運動使得確認引力中心變得十分困難。

在這項新研究裏，研究人員們(men) 將“跳舞”的紅超巨星和較小的主序星——處於(yu) 生命中平穩階段的恒星們(men) 進行比較。利用來自航天局（ESA）的蓋亞(ya) 太空天文台的數據，科學家們(men) 觀察了英仙座星團中的恒星——那是一個(ge) 距太陽係7500光年的高密度恒星。

這項研究的共同作者是夏威夷大學天文學家、德國慕尼黑天體(ti) 、粒子與(yu) 生物物理研究所董事羅夫·庫德裏斯基在一份聲明中說：“我們(men) 發現紅超巨星的位置的不確定性比其它恒星要大得多”。為(wei) 了發現這些恒星搖晃的底層邏輯，研究團隊創建了紅超巨星表麵強度的地圖，測量並計算它們(men) 發出的輻射，同時利用流體(ti) 動力模擬器來表現它們(men) 三維外殼上的變動。

這些地圖表明，紅超巨星的表麵極富動態變化，隨著時間推移，許多塊狀的氣體(ti) 結構不斷地形成，而後消失，爆發出比表麵上其它區域更多、更密集的能量。這些生命短暫但依舊十分強大的結構，燃燒得比恒星表麵其餘(yu) 的位置更為(wei) 明亮，造成了恒星光學中心的偏移：如果一個(ge) 明亮的結構閃現在一顆紅超巨星的左側(ce) ，它的光學中心會(hui) 向左移動。

研究過程中建立的其中一個(ge) 表麵地圖。視頻表現了紅超巨星的表麵如何在數月和數年之間發生變化。淺橙色和黃色的區域擁有更大的強度，相比起低強度的紅色和黑色區域，它們(men) 產(chan) 生更多的光。

（圖片來源：A.基亞(ya) 瓦薩等. 2022）

紅超巨星的巨大尺寸也許能解釋這種情形發生的原因。大部分恒星的外殼都由數千個(ge) 相鄰的對流胞組成——它們(men) 是由旋轉的氣體(ti) （主要是氫氣與(yu) 氦氣）構成的、被拉長的小區域，將來自恒星內(nei) 部的更熱的氣體(ti) 轉運到恒星的外表麵，在那裏，這些炎熱的氣體(ti) 變冷並重新下沉，就像熔岩燈裏的氣泡那樣。

然而，由於(yu) 紅超巨星的體(ti) 型龐大，它們(men) 表麵的重力比內(nei) 核要弱很多。因此，它們(men) 的對流胞比其它恒星要大得多，大約能占到一個(ge) 紅超巨星本身半徑的20%到30%，或達到其直徑的40%到60%。根據研究，更大的對流胞能將更多的氣體(ti) 輸送到恒星的表麵，也因此創造出了那些足以使星體(ti) 的光學中心發生變化的高強度的明亮結構。

研究團隊的數據顯示，這些表麵結構的尺寸不盡相同，這決(jue) 定了它們(men) 將在附近停留多久。這項研究的領頭作者，來自裏斯的拉格朗日實驗室和慕尼黑的馬克思·普朗克天體(ti) 物理研究所（MPIA）的天文學家安德烈亞(ya) ·基亞(ya) 瓦薩在聲明中說：“那些最大的結構通常能持續數個(ge) 月甚至數年，與(yu) 此同時，較小的結構在數周內(nei) 就會(hui) 完成演化。這表明這些恒星的光學中心的位置處於(yu) 不斷的變動中。”

這個(ge) 視頻展示了一顆紅超巨星的光學中心是如何隨時間變化而移動的，這使它看起來像是在太空中搖擺。

（圖片來源：A.基亞(ya) 瓦薩等. 2022）

天文學家們(men) 猜測紅超巨星在星係的演化中扮演重要的角色；這些龐大的星體(ti) 會(hui) 噴射出巨量的氣體(ti) 和重元素，這對新恒星和係外行星的誕生至關(guan) 重要。對於(yu) 釋放這些重要材料的噴發過程來說，超級巨星的大而明亮的表麵結構很有可能有所貢獻。未來對這些恒星的“搖晃”的研究也可能幫助還原它們(men) 發生的確切過程。

“這些紅巨星在天空中的”舞蹈“規律可以告訴我們(men) 更多關(guan) 於(yu) 它們(men) 沸騰的外表皮的信息，”研究的共同作者，MPIA董事塞爾馬·德·明克在聲明中說道，“我們(men) 將能提取出關(guan) 於(yu) 星體(ti) 動態變化的更多關(guan) 鍵信息，更好地理解造成這些恒星的強烈對流運動的物理過程。“

BY:Harry Baker

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