臺北市立天文科學教育館

參宿四（Betelgeuse）已進入恆星演化末期的不穩定狀態，其光度變化機制尤為引人關注。最新研究指出，這顆紅超巨星並非獨立存在；天文學家已確認參宿四擁有一顆質量較小、亮度微弱的伴星，當它在參宿四膨脹而稀薄的大氣中運行時會留下可觀測的「尾跡」，為長年未解的變光機制來源提供關鍵線索。

圖說：由藝術家筆下所呈現，當伴星Siwarha繞行紅超巨星參宿四運轉時，在膨脹的外層稀薄大氣中形成可見的氣體尾跡（wake）。圖片來源：NASA/ESA/Elizabeth Wheatley, STScI

當天文學家將參宿四不定期的塵埃噴發干擾抵銷後，發現參宿四的變光模式可歸納為兩種主要週期：其中周期較短者約為400天，認為是由恆星內部的脈動產生。另外一種周期較長者約為2100天，過去難以用恆星演化的物理機制說明。因此大部分的天文學家認為，此一較長的變光週期源自於一顆緊密繞行紅超巨星的低質量伴星。去年七月，觀測數據首次捕捉到其可能存在跡象。近期終於獲得確認，並為此伴星正式命名為Siwarha。

研究團隊彙整近八年資料，結合哈伯望遠鏡、美國的弗雷德·勞倫斯·惠普爾天文臺（Fred Lawrence Whipple Observatory）、西班牙加那利群島的少年峰天文臺（Roque de Los Muchachos Observatory）的長期觀測數據，首次在參宿四大氣中辨識出高密度氣體尾流，直接確認有一顆伴星在其中運行。研究團隊主持人指出，此現象宛如船隻在水上前進所激起的漣漪，伴星在恆星大氣中造成的擾動在觀測資料中清楚呈現。

值得注意的是，Siwarha並未因遮蔽參宿四星光造成整體亮度降低；主要是影響了參宿四的光譜，特別是由電離鐵所產生的紫外線波段光譜。當伴星位於視線前方時，鐵的發射譜線出現明顯峰值；而在「掩食」之後，其尾流開始吸收對應波長的輻射，使譜線峰值迅速縮短並逐漸衰減。此一循環約每2109天，即約5.77年重現一次，精確對應先前難以解釋其較長的變光週期。

圖說：參宿四的光譜變化示意圖，顯示伴星Siwarha位置不同時，其尾跡對參宿四光譜的調整效應。可看出當Siwarha位於紅超巨星前方（橘色曲線），與位於後方（藍色曲線）時所造成的光譜差異。圖片來源：NASA/ESA/Elizabeth Wheatley, STScI

此項直接證據使天文學家得以即時觀察紅超巨星在伴星擾動下的演化行為，深化對恆星質量流失、外層結構變化，直到最終超新星爆發前的物理條件理解。目前Siwarha已再度隱沒於參宿四後方，預計將於2027年8月再次進入可觀測位置。（編輯／蔡承穎）

資料來源：Science Alert