M51 中一颗大质量冷超巨星的异常变暗事件

我们报告在本地体积旋涡星系 M51 中一颗冷超巨星发生的异常变暗事件的发现。该恒星被命名为 M51-DS1，是在哈勃空间望远镜（HST）搜寻失败超新星（SNe）的过程中发现的。这颗超巨星可能与一个非常年轻（$\lesssim6$ Myr）的恒星族群相关，在 1995 至 2016 年间获取的多幅 HST 图像中表现出明显的变率（振幅 $\Delta F814W\approx0.7$ mag），随后在 2017 年末至 2019 年中之间的某个时刻突然在 $F814W$ 波段变暗 $>2$ mag。在 2021 年的后续数据中，该恒星重新变亮，排除了失败超新星的可能。在其近乎消失之前，该恒星光度高且偏红（$M_{F814W}\lesssim-7.6$ mag，$F606W-F814W=1.9$ - $2.2$ mag）。对该星变暗前光谱能量分布的建模倾向于一颗高度红化的、极亮（$\log[L/L_{\odot}] = 5.4$ - $5.7$）的恒星，其 $T_{\mathrm{eff}}\approx3700$ - $4700$ K，表明其为一颗冷黄超巨星或后红超巨星（RSG），初始质量约为 $26$ - $40$ $M_{\odot}$。然而，局部星际消光与星周消光不确定，且可能更低：近红外颜色与一颗 RSG 一致，其温度更低（$T_{\mathrm{eff}}\lesssim3700$ K）且光度略低（$\log[L/L_{\odot}] = 5.2$ - $5.3$），推断初始质量约为 $19$ - $22$ $M_{\odot}$。无论哪种情况，该变暗都可由暂时遮掩恒星的罕见增强质量损失事件解释，可能是 2019-2020 年参宿四“大变暗”的更极端对应体。鉴于日益增多的证据表明大质量演化恒星普遍表现出可模仿消失恒星的变率，我们的工作凸显了识别真正失败 SNe 的重大挑战。