古代天文学家是对的：波江座θ星确实在一千年间亮了12倍
精选图像： 波江座中波江座θ星的数字化巡天图像。图片来源：STScI/DSS
一个多世纪以来，天文学家一直认为古代的观星者搞错了。在近一千年的时间里，三位独立的观测者都将波江座θ星（也称为阿卡马尔）列为夜空中最亮的恒星之一。然而今天，它只是一颗不起眼的V=2.9等星，在晴朗天空中成千上万的针尖般的光点中几乎难以察觉。这种差异被归因于观测误差、大气消光或星表编录错误。
魏茨曼科学研究所的独立研究员伊德尔·魏斯伯格和博阿兹·卡茨在arXiv上发表的一项新研究证明，古人一直都是对的。波江座θ星确实在大约一千年间亮了约12倍，其能量来源于一种罕见且此前未被认识的恒星瞬变类型，，在长期共有包层阶段发生的轨道能量提取。
大约2.7的星等差是托勒密《天文学大成》中约1000颗恒星中最大的。
无法消亡的谜题
跨越近1600年的四份历史记录都将波江座θ星列为1等星，属于北半球可见的最亮13颗恒星之列。公元前129年左右，喜帕恰斯在其《阿拉托斯评注》中将其描述为”特别明亮的星”。公元137年，托勒密在《天文学大成》中将其评为1等星。公元964年，苏菲在《恒星之书》中独立确认了1等星的分类。公元1437年，乌鲁格·贝格在其星表中保持了这一星等不变。
但到了17世纪，当弗雷德里克·德·豪特曼、埃德蒙·哈雷和尼古拉·路易·德·拉卡伊等南半球观测者将望远镜对准波江座θ星时，它已是一颗3等星。这颗星的亮度下降了约12倍。
历史学家和天文学家考虑了三种解释：与在亚历山大和设拉子纬度不可见的更亮星水委一（波江座α星）混淆；古代星表中的抄写错误；或因大气消光导致对低高度恒星亮度的系统性高估。该论文系统地驳斥了所有这三种解释。
被捕捉到演化瞬间的恒星
研究人员使用了甚大望远镜干涉仪（VLTI/PIONIER和VLTI/GRAVITY）、ESPaDOns和FEROS光谱仪以及TESS测光法来剖析波江座θ星的真正本质。他们发现的是一个三合星系统：一个目视双星，其中主星波江座θ1A星本身就是一个由两颗几乎相同的恒星组成的非常紧密的分光双星。
内双星周期为4.107704天，两颗星仅相距0.083天文单位，不到日地距离的十分之一。主星质量约为2.3个太阳质量，伴星约为2.2个太阳质量。两者都膨胀到约4个太阳半径，填满了其洛希瓣的约80%。
关键的是，主星刚刚完成了核心氢燃烧，正在膨胀为一颗红巨星。这种主序后膨胀触发了使这颗星在如此长的时间内如此明亮的一系列事件。
一颗恒星如何在一千年间变亮12倍
以下是研究人员重建的过程。这个双星系统最初处于高度偏心的轨道上（偏心率约0.6）。当主星耗尽核心氢后膨胀时，它填满并溢出了洛希瓣，，物质保持在恒星周围的引力边界。在偏心轨道上，物质转移集中在近星点附近，使其变得剧烈而持久。
随着物质从主星流向伴星，轨道能量被提取并耗散到周围包层中。结果形成了一个吞噬两颗星的明亮共有包层，极大地增加了系统的光度。这个瞬变持续了大约1000年，直到轨道能量耗散完毕，双星系统稳定到一个更安静、偏心更小的轨道（当前偏心率0.105），波江座θ星才暗淡到现在的星等。
作者将这种现象称为”千年瞬变”，并指出它可能是紧密双星演化中一个普遍但短命的阶段，正是由于其千年时间尺度而被现代巡天观测所遗漏。
喜帕恰斯、托勒密和苏菲的平反
这篇论文传达了一个关于古代天文记录可靠性的更深层信息。托勒密的《天文学大成》经常被现代天文学家以怀疑的态度对待，他们认为其星等是粗略或错误的。魏斯伯格和卡茨表明，古代观测的精度足以在两千年间探测到一颗恒星2.7星等的变化。
苏菲的独立确认尤其重要，因为他是在托勒密之后800年、在不同的地点和不同的文化传统下工作的。两位观测者都记录了相同的异常现象，这一事实加强了亮度是真实的而非抄写错误的论点。
这一发现也为恒星物理学打开了一扇新的窗口。由洛希瓣溢出期间轨道能量提取驱动的”千年瞬变”可能解释古代记录中其他历史亮度异常。《天文学大成》中的许多恒星显示的星等与现代值不符，可能是由类似过程造成的。
就目前而言，波江座θ星的故事提醒我们，夜空并非一成不变。一颗恒星可以闪耀一千年，欺骗地球上的每一个人，然后黯淡回虚无之中，只留下一个谜题让未来的天文学家去解决。