參宿四隱藏了一個世紀的伴星終於被拍攝到了

每顆巨星都有它的秘密。獵戶座肩部的紅超巨星參宿四，刻正在人類觀測史上最受矚目的恆星之一，卻隱藏了一個將近百年的祕密：天文學家一直預期它有一顆伴星。他們預測了它的存在，建立了它的質量和軌道模型。但直到今年之前，他們始終沒有親眼看見它。

這張影像並不壯觀。它只是一個明亮的亮點，亮度比參宿四本身暗了大約三萬倍，於2024年12月由歐洲南方天文台（ESO）位於智利阿塔卡馬沙漠的甚大望遠鏡（VLT）上的SPHERE儀器捕捉到。在那個亮點背後，蘊藏了一個世紀的物理學推論與懷疑——用巴黎天文台（Observatoire de Paris）首席研究員米格爾·蒙塔爾熱斯（Miguel Montargès）的話來說，那是會讓科學家從椅子上跳起來的時刻。

他們如何完成探測

SPHERE並非為此任務而建造。這套儀器原本是設計用來透過抑制恆星本身刺眼的光芒，來探測系外行星。參宿四的伴星呈現了這個問題的一種特殊版本：參宿四的直徑大約是太陽的七百倍，而亮度比是三萬比一，任何伴星都會隱沒在它的光芒之中。

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為了分離出伴星的信號，研究團隊首先需要正確的幾何位置。伴星必須處於從地球觀測時與參宿四角距離最大的位置——也就是兩者在天空中相距最遠的時刻。這個窗口在2024年12月開啟。研究團隊隨後花了數個月處理數據，逐個像素扣除參宿四的貢獻，直到一個微弱次要光源浮現。這個光源——非正式命名為Siwarha——正是從百年恆星模型中遺失的那個天體。

參宿四B究竟是什麼

這顆伴星實際上比多數模型預測的更重。早前的估算認為它接近太陽的質量。新的數據顯示，它是一顆質量為太陽二到三倍的恆星——一顆熾熱、藍色的B型主序星，環繞參宿四的軌道週期估計大約為六年。

這個質量改變了這項發現的意義。如此大小的伴星並非被動的旁觀者。它會影響參宿四如何透過恆星風流失質量，影響這顆紅超巨星外層氣體的運動，甚至可能影響最終的超新星爆發會如何展開。蒙塔爾熱斯表示：「這確實開啟了一個問題：這顆伴星是否會對紅超巨星的演化產生影響。」

一個世紀的猜疑

參宿四並非孤獨一人的想法可以追溯到約一個世紀前，當時天文學家注意到，它週期性的亮度變化過於複雜，無法單用恆星自身的脈動來解釋。一顆有引力作用的伴星可以解釋部分變異——它會拉扯參宿四的外層，在光變曲線中加入不規律性。

參宿四原本就是天空中最受關注的恆星之一，原因在於另一個獨立事件：它將在未來十萬年內發生超新星爆發。當它爆發時，從地球上將能短暫在白天看見這道爆炸。2019至2020年的「大黯淡」事件，參宿四亮度急遽下降，引起了全球關注，直到蒙塔爾熱斯的團隊證明，那是參宿四自身表面噴發大量塵埃所致——而非即將坍塌。

一顆伴星為這段歷史增添了新的變數。雙星系統的演化與單星截然不同。Siwarha的存在為參宿四的質量流失歷史、自轉以及最終爆炸的幾何形狀模型，引入了未知數。

這項發現沒有解決的事

蒙塔爾熱斯說：「這是一個世紀探索的結論。」然而，搜尋並未結束。這張影像是迄今為止伴星存在的最強證據——但並非最終確認。為了確定參宿四B確實是物理上環繞這顆紅超巨星運行，而不僅是剛好出現在附近的一顆背景恆星，研究團隊需要第二次觀測。根據約六年的軌道週期估算，這顆伴星應該在大約一年後出現在參宿四的另一側。如果確實如此，這項解釋將成為無可爭辯的事實。

引力束縛問題也尚未解決。這顆伴星的位置符合模型預測它在軌道此階段應該在的位置——這是強烈的間接證據。但要確認這項預測，仍需後續量測。

對於參宿四超新星爆發的影響仍然難以估算。軌道距離、確切的質量比，以及兩星之間潮汐交互作用的程度，都必須先建立起來，模型才能將Siwarha納入現實的爆發情境。這項發現開啟了問題，但並未回答它。

關於參宿四及其伴星的常見問題

參宿四何時會發生超新星爆發？在未來十萬年內，但這個估算帶有很大的不確定性。即使擁有完整的模型，預測恆星的死亡時間也極具挑戰性，而伴星的存在引入了現有預測未曾納入的新變數。

參宿四B是否可能影響超新星爆發？有可能。雙星伴星可以改變恆星的自轉速率、質量流失速率以及其外層包層的幾何形狀——這些都是影響爆炸能量和型態的因素。研究人員目前還無法量化這種影響，因為軌道參數尚未完全確定。

2019至2020年的大黯淡是什麼原因造成的？是參宿四從自身表面噴發的一片塵埃雲。這顆伴星未被認為是原因，而兩者之間的關聯（如果有的話）仍然是個未解的問題。

參宿四距離我們多遠？大約七百光年。它最終的超新星爆發將在白天從地球可見，但在這個距離上並無危險。能夠產生危險伽馬射線暴的最近恆星，距離要近得多，且方向也不同。

蒙塔爾熱斯的團隊將在2025年底再次觀測參宿四，觀察Siwarha是否出現在軌道的另一端。如果這顆伴星出現在六年軌道模型所預測的位置，那麼一個世紀的假說將成為確鑿的事實。

Montargès et al., “VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse,” Astronomy & Astrophysics, 2026. DOI: 10.1051/0004-6361/202661023

標籤: ESO, Supernova, Betelgeuse, Miguel Montargès, SPHERE instrument, stellar evolution

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