作者|馮梓洋

審核|董晨暉

編輯|趙經(jīng)遠

2019年11月，一顆著名的紅超巨星出現(xiàn)了前所未有的變暗，一度跌至原先正常亮度的40%，這一現(xiàn)象迅速吸引了許多天文學家和天文愛好者的目光，當時部分人甚至猜測這是它即將演變?yōu)槌滦堑那罢住５鶕?jù)后續(xù)觀測，它在2020年3月又恢復了正常，并未爆發(fā)。這次亮度波動被稱為“大變暗事件”（The Great Dimming）。究竟是誰引起了人類的廣泛關(guān)注呢，這就是我們今天的主人公:獵戶的左肩——參宿四。

獵戶座和參宿四的位置。來源：Stellarium

參宿四（獵戶座α，Betelgeuse）是一顆著名的半規(guī)則變星，它的絕對星等約為-5.9等，雖然一般認為它是全天第十亮星、獵戶座第二亮星，但由于它的視星等在0.0到1.6等之間變化，所以這一排名并不是完全固定的（最亮可能和全天第五亮星織女星相當，最暗則會掉到20名開外）。它的赤經(jīng)為05h55m10.36s,赤緯為07°24′25.7″（歷元J2000），距離地球約500光年，是距離最近的紅超巨星之一。它的質(zhì)量是太陽的17倍，直徑約為太陽的700倍，如果把它放到太陽系的中心，則可以將水星、金星、地球和火星的軌道囊括在它的體內(nèi)，真是一個龐然大物。

參宿四。來源：ESO/DSS2

在天文學中，參宿四扮演著及其重要的角色，它是尋找深空天體（如尋找猴頭星云、玫瑰星云、圣誕樹星云等）、確定方位的重要參考物，和大犬座的天狼星、小犬座的南河三共同構(gòu)成了冬季大三角，位于冬季六邊形的中心附近。由于距離相對較近且體積龐大，參宿四成為了天空中視直徑最大的恒星之一，這使它成為少數(shù)使用大型望遠鏡可以分辨出圓面的恒星之一。事實上，早在1920年12月13日，美國物理學家阿爾伯特·邁克爾遜（Albert Michelson）和美國天文學家弗朗西斯·皮斯（Francis Pease）使用位于威爾遜山天文臺的胡克望遠鏡，便已利用干涉技術(shù)，成功測得了參宿四的直徑，使其成為除太陽外最早測量出直徑的恒星，極大促進了天文技術(shù)的發(fā)展。

冬季六邊形，參宿四位于其中心附近。來源：NASA/Sky Safari

和如今許多亮星的英文名的來源一樣，參宿四的英文名Betelgeuse來源于阿拉伯天文學家阿卜杜勒·拉赫曼·蘇菲（Abd al-Rahman al-Sufi）。蘇菲給它起的名字是Yad al-jauza，將其看作一位女性的手，但是歐洲人將其誤傳為Bat al-jauza這個沒有實際意義的詞，后來又逐漸演變?yōu)榻裉斓腂etelgeuse，有時這個詞甚至被誤譯為圣者的腋窩。在塔希提人的傳說中，參宿四是支撐天空的柱子之一，被稱為Ana-varu，意為坐下之柱。在傳統(tǒng)中國天文學中，參宿最初是指獵戶座腰帶中的三顆星，但隨著天文學的發(fā)展，這個星官擴展到了七顆星，在《史記·天官書》中，將參宿四稱為“參左肩”；在明末以前，人們只將這七顆星合稱為參宿，到了明末清初，又為參宿增補了39顆星，并且為每顆星指定了一個獨特的名字，“參左肩”也變成了參宿四，意為參宿的第四顆星。

拜耳在《測天圖》中將參宿四編號為獵戶座α。來源：海德堡大學圖書館

1603 年，德國天文學家約翰·拜耳（Johann Bayer）將參宿四編號為“獵戶座α”，而將參宿七編號為“獵戶座β”。根據(jù)拜耳命名法，通常將星座中最亮的恒星編號為α，第二亮的編號為β，雖然現(xiàn)在一般把參宿七看作獵戶座中最亮的恒星，但在拜耳的年代，參宿四可能比參宿七更亮，所以他才給出了這樣的編號順序。

英國天文學家約翰·赫歇爾（John Herschel）在1851年出版的《天文學綱要》中記錄了參宿四亮度的變化，他在其中寫道：“獵戶座α的變化在 1836-1840年間最為顯著和明確，但此后的幾年里變得不那么明顯了。”到了1849 年，參宿四又一次出現(xiàn)了明顯的亮度變化，到了1852 年 12 月，赫歇爾認為它“實際上是北天最明亮的恒星”，此時它的亮度超過了參宿七，與御夫座的五車二相當。

參宿四大變暗前后的光變曲線。來源：A&A 691, A297 (2024)

此后，參宿四被歸類為“半規(guī)則變星”，這種類型的變星會出現(xiàn)不規(guī)則的亮度變化。參宿四主要的光變周期約為400天，但它也有5年、125天﹑230天等周期的小幅度變化。然而類似2019年大變暗事件那樣的變化仍然是相對少見的。

關(guān)于參宿四變暗的原因，基于不同的觀測數(shù)據(jù)，主要有兩種猜測：一是參宿四拋射出了許多物質(zhì)，形成巨大的塵埃云，暫時擋住了發(fā)出的部分光線，直到塵埃云散去，它的亮度才恢復正常；二是參宿四表面出現(xiàn)了類似太陽黑子那樣的冷斑，因為這些冷斑的溫度相對較低，所以亮度也更暗，當它們足夠大的時候，就會使參宿四看起來更暗了。

參宿四拋射物質(zhì)造成亮度下降的示意圖。來源：NASA

事實證明，大變暗事件并不代表參宿四即將發(fā)生超新星爆發(fā)。目前參宿四的年齡約為1000萬年，雖然對于這種大質(zhì)量恒星而言，這樣的年齡已經(jīng)算是晚年了，但它距離超新星爆炸可能還要幾萬年到幾十萬年的時間。一旦參宿四發(fā)生超新星爆炸，它將會增亮至與滿月相當?shù)牧炼?，并且會持續(xù)很長時間，最終遺留下一個星云。由于它的自轉(zhuǎn)軸和地球有30度的夾角，所以它在超新星爆炸后產(chǎn)生的的伽馬射線暴不會射向地球，對地球上的生命沒有任何影響。

大變暗事件前后，甚大望遠鏡拍攝的參宿四。圖像來源：ESO

對于天文愛好者而言，參宿四是最容易觀測的天體之一。它呈現(xiàn)獨特的橙紅色，位于亮星最多的冬季星座——獵戶座內(nèi)，很容易就能用肉眼找到。在南緯83度以北的地區(qū)，均有機會看到它。對于北半球大多數(shù)地區(qū)而言，每年8月至次年5月，均有機會看到它，在1月初的時候它幾乎整夜可見，日落之后就從東方升起，午夜前后高懸于南方天空，在日出前落下；而在4月初，它在日落后出現(xiàn)于西南方高空，午夜前后落下。

作者在2020年1月拍攝的冬季星空，圓圈內(nèi)即為參宿四。拍攝：馮梓洋

參宿四大變暗事件或許在提醒我們，即使是美麗的星空亦有暗淡之時。盡管如此，仍有人在黑暗中仰望星空，即使在最深的黑夜，也能不忘初心、心懷希望，在星光的指引下，向未知的深邃前行。

參考資料

1、Betelgeuse ,wikipedia,https://en.wikipedia.org/wiki/ Betelgeuse

2、脈動變星,蘇宜，《天文學新概論》,第五章，第四版

3、what is betelgeuse inside the strange volatile star，NASA,https://science.nasa.gov/universe/what-is-betelgeuse-inside-the-strange-volatile-star/

4、Betelgeuse,Britannica(大英百科全書),https://www.britannica.com/place/Betelgeuse-star

5、Alpha Orionis (Betelgeuse),aavso,https://www.aavso.org/vsots_alphaori

6、January’s Night Sky Notes: Connecting the‘Dots’with Asterisms，NASA，https://science.nasa.gov/solar-system/skywatching/night-sky-network/connecting-the-dots-with-asterisms/

7、Wide-field view of Betelgeuse (ground-based image)，ESA，https://esahubble.org/images/heic2014c/

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