［本站讯］8月5日，国际科学期刊《自然·通讯》（Nature Communications，IF=14.919）在线发表了题为“Spectroscopic evidence for a large spot on the dimming Betelgeuse”的一项最新研究成果，该成果由中国科学院国家天文台主导，山东大学和美国密苏里大学等单位合作完成的。该研究工作的主要观测数据由山东大学威海天文台一米望远镜观测获取，对获得的参宿四变暗及回升过程中的高分辨率光谱进行深入分析，揭示红超巨星参宿四的神秘变暗是由于其表面出现恒星巨黑子造成的，对这一广受天文学家和公众关注的现象提出了新的物理解释。山东大学空间科学与物理学院、空间科学研究院实测天体物理课题组胡绍明教授、李凯教授、高东洋实验师、博士生杜俊举参与完成了这项研究工作。

图1：猎户座及参宿四基本参数和巨黑子示意图
参宿四是著名的猎户座中最亮的恒星，故又称为猎户座α星，是全天最亮的恒星之一，夜间肉眼清晰可见，但在2019年10月到2020年2月期间，亮度突然变暗了约2.5倍，这是参宿四近50年来被观测到最显著的一次变暗现象，引发天文学家的好奇和研究。对此，天文学家提出几种可能的解释，如超新星爆发前演化阶段、尘埃云遮挡或恒星光球亮度变化等。

图2：巨黑子面积的变化导致恒星整体温度的变化与观测到的高分辨率光谱相一致
研究团队对山东大学威海天文台一米望远镜在2020年1月31日、3月19日、4月4日和4月6日观测获得的参宿四近红外波段高分辨率光谱进行了仔细分析，这些光谱涵盖了其变暗时和回升后的不同阶段。凭借研究团队的光谱分析优势，研发了一种特殊的方法来确定红巨星的有效温度。该方法主要是基于对光谱中TiO和CN分子线的测量。恒星温度越低，其大气中形成和存在的分子就越多，恒星光谱中的分子线也就越强。在更热的大气中，分子很容易分解，无法存在。通过研究发现，2020年1月31日，参宿四在最低光度下的有效温度是3476K。然而，亮度恢复后的2020年4月6日，其有效温度为3646K。而这170K的有效温度变化足以解释这种神秘的变暗现象。是什么导致有效温度下降170K？经深入研究认为原因可能是由参宿四表面巨黑子引起的，红超巨星表面存在黑子是一个众所周知的现象，这些黑子很可能是对流流动或冷对流元形成的，并广泛存在于这些恒星中，巨黑子面积的变化会导致恒星温度和亮度的变化，从而提出了参宿四致暗的新的物理解释。
山东大学威海天文台受到山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队的支持。山东大学威海天文台自建成以来在负责人胡绍明教授的带领下，面向国际科学前沿开展了大量观测研究工作，发表许多有特色的研究成果，同时面向国家重大战略需求承担了一些关键研究任务，在相关领域作出了山大贡献。
研究工作已被中央电视台新闻频道朝闻天下、新华社、人民日报、光明日报、科技日报等主流媒体报道。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25018-3