经过大约一个世纪的搜寻，天文学家终于拍摄到了他们所称的迄今最清晰的猎户座红超巨星参宿四伴星图像。这颗名为参宿四B的候选恒星质量约为太阳的两到三倍，比早前预测所暗示的约一个太阳质量更重，这一结果来自巴黎天文台和欧洲南方天文台米格尔·蒙塔尔热（Miguel Montargès）领导的团队。
这项探测基于2024年12月利用智利欧洲南方天文台（ESO）甚大望远镜上的SPHERE仪器进行的观测，观测时机选在伴星预计与参宿四距离最大的时刻。研究结果以致编辑信的形式发表在《天文与天体物理》（Astronomy & Astrophysics）上，欧洲南方天文台7月28日的新闻稿称这项工作为长达一个世纪的搜寻画上了句号。参宿四的亮度变化很早就促使天文学家提出其存在伴星的猜想，但这一猜想从未得到直接证实。
在新数据中，参宿四B以一种分析方法在信噪比6.1、以另一种方法在信噪比5.1的水平上被探测到，与主星的投影间距为52.32 ± 0.18毫角秒，位置角为117.12 ± 0.60度。这颗伴星是直接成像得到的，也就是说探测到的是恒星本身发出的光，而不是根据其引力效应推断出来的。此前的证据包括夏威夷北双子望远镜的一次初步探测，以及两项2024年的研究，它们都预测了2024年12月的最大距角。
假设这两颗恒星是同时形成的，该团队估计这颗伴星是一颗质量在2.6到3.1个太阳质量之间的年轻主序星，光谱型为B8.5V到B9.5V。若采用168秒差距的系统距离，观测到的间距对应最小轨道半长轴约8.8个天文单位，最小轨道周期约5.5到5.9年，这与参宿四亮度中观测到的2,200天（约6年）周期相符，该周期此前曾被提出作为伴星存在的证据。
作者对这项结果能证明什么、不能证明什么持谨慎态度。要正式确认参宿四B与主星之间存在引力束缚，还需要等待约一年后的第二个观测周期，届时伴星应出现在恒星的另一侧。论文始终将这一天体称为候选体。作者还指出，参宿四的距离存在争议，如果采用222秒差距的射电视差距离，而不是基于星震学的168秒差距，那么推断出的轨道周期将变为约8.2到8.7年，不再与2,200天的周期相符。他们得出结论，较短的距离更符合伴星假说。
这一发现还对参宿四亮度变化背后的机制提出了新的问题。团队测试了伴星是否可以通过沿途升华星周尘埃来使恒星变暗，结果发现这一效应最多只能产生约0.1星等的调制，远小于观测到的约0.5星等的变化。他们转而提出，长周期亮度变化主要来自动力学效应，这与早前研究的看法一致。
这张新图像也契合了关于红超巨星的更广泛谜题。大约四分之一到三分之一的红超巨星表现出与参宿四类似的长次级周期，此次探测支持了这样一种观点，即这些周期中至少有一部分标志着隐藏的伴星。作者认为，这一结果使长次级周期成为在这些演化恒星周围寻找伴星的一条有前景的途径，这些恒星明亮而活跃的表面使它们比主序星更难以作为双星系统进行研究。
参宿四是一颗质量约16.5到19个太阳质量、预计将以超新星爆炸终结的恒星，它在2019年和2020年明显变暗，引发人们猜测它可能即将爆炸。蒙塔尔热此前的研究表明，那次变暗是由一团遮挡恒星的尘埃云造成的。新成像的伴星是否会影响这颗红超巨星的演化或其最终爆炸，作者表示这是此次探测提出的一个悬而未决的问题。研究团队成员来自法国、荷兰、德国、美国、比利时和智利，另有两位来自美国变星观测者协会的业余观测者贡献了测光数据。
婷 翻译
Sources
1. ESO, “Astronomers find strongest evidence yet that Betelgeuse has a companion”: https://www.eso.org/public/news/eso2611/
2. Montargès et al., “VLT/SPHERE imaging of the candidate companion of Betelgeuse”, Astronomy & Astrophysics (eso2611a): https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2611/eso2611a.pdf
3. Universe Today, “It Took a Century, but Astronomers Imaged Betelgeuse’s Companion”: https://www.universetoday.com/articles/it-took-a-century-but-astronomers-imaged-betelgeuses-companion