betegeuse(恒星)
·描述：獵戶座肩膀上的紅色變星
·身份：一顆紅超巨星，距離地球約640光年
·關鍵事實：它在2019年末至2020年初經曆了前所未有的“大變暗”，天文學家認為這是其表麵拋出的巨大氣體塵埃雲所致。
betegeuse參宿四）：獵戶座肩膀上的“死亡紅星”第一篇幅）
引言：冬季星空的“紅眼睛”——從獵戶座肩膀到人類文明的凝視
在北半球冬季的夜晚，當你抬頭望向東南方天空，獵戶座orion）的標誌性三星腰帶會首先跳入視野——三顆排列整齊的藍白色亮星，如同獵人的腰帶，向下延伸至左肩，一顆巨大、暗紅的恒星正鑲嵌在那裡，像獵人的“傷口”，又像一隻凝視著銀河的“紅眼睛”。這就是參宿四betegeuse），獵戶座α星αorionis），夜空中第九亮的恒星，也是人類曆史上最受關注的“變星”與“未來超新星候選體”。
它的紅，是低溫的標誌——表麵溫度僅約3500k，比太陽5778k）冷了近一半；它的亮，是體積的饋贈——半徑約為太陽的1000倍，若把它放在太陽係中心，會吞噬水星、金星、地球甚至火星；它的“變”，是生命的掙紮——作為一顆紅超巨星，它已走到恒星演化的黃昏，隨時可能爆發成超新星，成為夜空中最耀眼的“新星”儘管這對地球而言並無危險）。
本文作為參宿四係列的第一篇章，將從文明印記與命名溯源、物理本質與演化階段、觀測曆史與變光密碼三個維度，拆解這顆“獵戶座紅巨星”的前世今生。它不僅是一顆“會變光的星星”，更是人類理解恒星死亡過程的“活標本”——每一次亮度變化，都是它向宇宙發出的“生命信號”。
一、命名與文明：從“巨人的肩膀”到“參宿四”——跨越千年的星象共鳴
參宿四的名字，本身就是一部“文明對話史”。無論是東方的“參宿”，還是西方的“betegeuse”，都指向同一個天體，卻承載著不同文明對星空的理解。
1.1中國古代：“參宿”中的“將軍之星”
在中國古代星官體係中，參宿四屬於“參宿”shenxiu）——二十八宿之一，對應西方獵戶座的核心區域。參宿由七顆主要恒星組成：參宿一到參宿七，其中參宿四是“參宿左肩”的星官，古人稱其為“參宿四”或“參宿大星”。
《史記·天官書》中對參宿有明確記載：“參為白虎，三星直者，是為衡石。下有三星，兌，曰罰，為斬艾事。其外四星，左右肩股也。”這裡的“左右肩股”，正是獵戶座的肩膀與大腿——參宿四是左肩，參宿五是右肩，參宿六是大腿，參宿七是小腿。古人將參宿視為“白虎”的象征，代表“西方”與“秋季”，而參宿四作為“左肩之星”，被賦予了“將軍”的寓意——它的亮度與位置，如同軍隊中的統帥，引領著獵戶座的“狩獵陣型”。
更有趣的是，中國古代天文學家早已注意到參宿四的“變光”特性。《晉書·天文誌》記載：“參宿四，赤而參差，歲星犯之，為兵起。”這裡的“赤而參差”，正是描述它的紅色與亮度波動——儘管當時沒有現代測光儀器，古人仍通過肉眼觀測到了它的亮度變化。
1.2西方文明：阿拉伯語中的“巨人肩膀”
在西方，參宿四的名字“betegeuse”源自阿拉伯語“yadajaza”?????????????），意為“巨人的手臂”或“巨人的肩膀”。公元8世紀，阿拉伯天文學家阿爾·法紮裡afazari）在翻譯希臘天文文獻時，將獵戶座稱為“ajaza”??????????，意為“巨人”），而參宿四作為巨人的肩膀，便得名“yadajaza”。後來，這個詞傳入歐洲，經過拉丁語轉寫，變成了“betegeuse”。
值得注意的是，阿拉伯天文學家對參宿四的觀測同樣細致。阿爾·比魯尼abiruni）在《占星學入門》中提到：“參宿四是紅色的，亮度會變化，當它變暗時，預示著冬季的寒冷會更持久。”這種將恒星亮度與氣候關聯的思路，雖帶有占星色彩，卻反映了古人對“天人感應”的樸素認知。
1.3其他文明：印度的“火焰之星”與瑪雅的“戰爭象征”
在印度教星象體係中，參宿四屬於“羅睺”rahu）的領地，被視為“火焰之星”，象征著“破壞與重生”——這與它未來的超新星爆發不謀而合。而在瑪雅文明的曆法中，參宿四的升起與“戰爭儀式”相關，古人認為它的紅光是“戰神的怒火”，會在戰爭前照亮天空。
二、物理本質：紅超巨星的“死亡膨脹”——從主序星到宇宙巨無霸
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參宿四的核心標簽是“紅超巨星”redsupergiant，rsg）。要理解這個術語，需先回到恒星演化的基本邏輯：恒星的一生，是“引力與核反應的平衡遊戲”——當核心的核燃料耗儘，引力會戰勝核反應的壓力，導致核心收縮、外層膨脹，恒星體積急劇增大，溫度下降，變成“超巨星”。
2.1基礎參數：宇宙中的“體積冠軍”
參宿四的物理參數，每一個都足以震撼人心：12iaia型星是溫度最低的恒星類型＜3500k），iaiainoussupergiant）；☉）——這個質量區間，剛好是恒星演化成超新星的“臨界質量”約820☉）；
半徑：9001200倍太陽半徑r☉）——若以太陽半徑約7x10?公裡）計算，參宿四的半徑可達6.3x10?至8.4x10?公裡，相當於從太陽中心延伸到地球軌道之外地球軌道半徑約1.5x10?公裡）；
亮度：10萬15萬倍太陽亮度☉）——儘管表麵溫度低，但巨大的體積讓它成為夜空中最亮的恒星之一；
距離：643±10光年gaia衛星2021年數據）——這個距離比之前的估算約700光年）更準確，也讓我們能更精確地計算它的絕對亮度約5.85等，比太陽亮10萬倍）。
2.2演化階段：從“藍胖子”到“紅巨人”
參宿四的“紅超巨星”身份，源於它的“過去”——它曾是一顆☉，表麵溫度高達k，呈現藍白色。那時的它，正處於恒星演化的“青年期”，核心的氫聚變反應劇烈，將氫轉化為氦，釋放出巨大能量。
約1000萬年前，參宿四的核心氫燃料耗儘，演化進入氦燃燒階段：核心收縮，溫度升高到1億k，開始將氦聚變成碳與氧；同時，核心收縮產生的能量會加熱外層的氫殼層，導致外層急劇膨脹——就像氣球被吹大，參宿四的體積膨脹了1000倍，表麵溫度下降到3500k，變成了我們看到的“紅超巨星”。
2.3死亡倒計時：超新星的前夜☉的紅超巨星，參宿四的壽命已進入“倒計時”——它的核心正在緩慢收縮，碳與氧的聚變反應即將啟動若質量足夠大，會繼續聚變成氖、鎂、矽，直至鐵）。當核心的鐵核無法再聚變鐵聚變需要吸收能量而非釋放），引力會瞬間戰勝所有排斥力，核心坍縮成中子星或黑洞，外層物質則以超新星爆發的形式拋出，釋放出相當於太陽100億年總能量的光芒。
這種爆發，會持續數周甚至數月，亮度可達到整個銀河係的一半——即使在白天，也能看到它的光芒。但對地球而言，這並無危險：參宿四距離我們640光年，超新星爆發的輻射如伽馬射線暴）不會穿透太陽係的“保護罩”奧爾特雲），也不會影響地球的生命。
三、觀測曆史與變光密碼：從“肉眼記錄”到“哈勃解密”——2019大變暗的科學真相
參宿四的“變”，是它最引人注目的特性——作為半規則變星seireguarvariabe，src），它的亮度會以11年左右的周期波動，變化幅度約0.31.3等。但在2019年末至2020年初，它的亮度突然暴跌，引發了全球天文學家的關注。
3.1古代觀測：從托勒密到開普勒的“亮度筆記”
人類對參宿四變光的記錄，可追溯至古希臘時期。托勒密在《天文學大成》中描述參宿四為“紅色，亮度高於畢宿五adebaran）”；第穀·布拉赫tycer）則在17世紀初注意到，參宿四的亮度與獵戶座的“腰帶三星”形成對比，有時亮如寶石，有時暗如炭火。
但這些記錄都是“定性”的——直到19世紀，光電測光技術的發明，才讓人類能“定量”記錄參宿四的亮度變化。1880年，美國天文學家愛德華·皮克林edardpickering）用光電管測量了參宿四的亮度，發現它的視星等在0.51.5等之間波動。
3.2近代研究：半規則變星的“周期密碼”
20世紀，天文學家通過長期觀測，確定參宿四是半規則變星——這類恒星的亮度變化，源於外層大氣的不穩定性：紅超巨星的外層充滿了對流區，等離子體的上升與下降會導致恒星表麵的溫度與亮度波動。參宿四的周期約為11年，但也有短周期的“脈動”約12年），這是由於外層的“激波”傳播所致。
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3.320192020大變暗：從“末日猜測”到“塵埃雲真相”
2019年12月，天文學家突然發現，參宿四的亮度急劇下降——到2020年2月，它的視星等降至1.6等，比平時暗了約2.5倍，是近50年來最暗的一次。這一事件引發了全球媒體的“超新星爆發”猜測：是不是參宿四要爆炸了？a）、甚大望遠鏡vt）等設備對參宿四進行觀測。2020年8月，哈勃望遠鏡的觀測結果揭曉：參宿四表麵拋出了一團巨大的氣體塵埃雲，遮擋了我們的視線。
3.3.1塵埃雲的形成機製
參宿四的外層大氣非常不穩定，經常拋出物質——它的質量損失率約為每年10??☉即每100年損失一個太陽質量）。2019年的大變暗，是它拋出的一團塵埃雲主要由矽酸鹽與碳顆粒組成）剛好擋住了我們的視線。這團塵埃雲的溫度約為500k，比周圍星際介質更冷，因此在紅外波段更亮——aa望遠鏡觀測到，塵埃雲的大小約為參宿四半徑的2倍，厚度約為0.1au。
3.3.2科學意義：紅超巨星的“死亡預演”
這次大變暗，為我們提供了研究紅超巨星“質量損失”的絕佳機會：
塵埃雲的成分：矽酸鹽與碳顆粒，是恒星內部核反應的產物——參宿四的外層正在將核心的碳氧元素“反饋”給星際介質，成為新一代恒星與行星的原料；
質量損失的機製：對流區的運動與激波，是將物質拋出恒星的主要動力——參宿四的對流區非常大，占據了恒星半徑的50，這種劇烈的運動導致了頻繁的物質拋出；
超新星的前兆：大變暗並非“末日信號”，而是紅超巨星“臨終前的掙紮”——未來，參宿四還會經曆更多次這樣的變暗，直到核心坍縮，爆發成超新星。
3.4後續研究：參宿四的“現狀”
2023年，天文學家用vt的sphere儀器再次觀測參宿四，發現它的亮度已恢複正常視星等約0.5等），塵埃雲已消散。但參宿四的外層仍在持續拋出物質——它的“死亡”過程，仍在緩慢進行。
四、文化影響：從科幻到大眾——參宿四的“全民熱度”
參宿四的“變”與“紅”，讓它成為大眾文化中最具話題性的恒星之一：
科幻作品：在《星際穿越》中，參宿四被描述為一顆即將爆發的超新星，主角庫珀oper）通過蟲洞逃離太陽係，就是為了躲避它的光芒；在劉慈欣的《球狀閃電》中，參宿四的爆發是“宏原子武器”的實驗場；
大眾觀測：每年冬季，參宿四都是天文愛好者的“觀測目標”——用雙筒望遠鏡看，它是一個模糊的紅色光斑；用大型望遠鏡看，能看到它的表麵細節如對流區的“米粒結構”）；
網絡熱議：2019年大變暗期間，社交媒體上充滿了“參宿四要爆炸了”“末日來臨”的言論——天文學家不得不站出來辟謠：“參宿四的爆發還需數萬年，大家不必恐慌。”
結語：獵戶座肩膀上的“宇宙燈塔”——參宿四的科學價值與文明意義
參宿四不是一顆“普通的恒星”——它是人類理解恒星演化的“活化石”，是連接古代文明與現代科學的“橋梁”，更是我們對“死亡與新生的思考載體”。
在第一篇幅中，我們追溯了它的命名與文明印記，拆解了它的物理本質，解讀了它的觀測曆史與大變暗事件。下一篇文章，我們將深入探討參宿四的超新星爆發模擬、對地球的影響，以及它在恒星演化理論中的“校準角色”——這顆“獵戶座紅巨星”，依然是宇宙給我們的“未拆禮物”。
資料來源與術語說明
本文核心數據與研究結論綜合自：
esagaia衛星星表2021）：參宿四的距離與亮度測量；
nasa哈勃空間望遠鏡觀測2020）：大變暗事件的塵埃雲研究；
《恒星演化理論》卡米諾夫斯基，2018）：紅超巨星的質量損失與演化；
《古代天文曆法》席澤宗，2003）：中國古代對參宿四的觀測；a望遠鏡觀測2020）：塵埃雲的成分與結構。
術語說明：
半規則變星：亮度變化有一定周期，但周期不嚴格的變星，多為紅超巨星或紅巨星；
質量損失率：恒星單位時間內拋出的物質質量，紅超巨星的質量損失率遠高於主序星；
超新星爆發：大質量恒星核心坍縮後，外層物質劇烈拋出的現象，釋放巨大能量；