Betelgee (恒星)
· 描述：猎户座肩膀上的红色变星
· 身份：一颗红超巨星，距离地球约640光年
· 关键事实：它在2019年末至2020年初经历了前所未有的“大变暗”，天文学家认为这是其表面抛出的巨大气体尘埃云所致。
Betelgee（参宿四）：猎户座肩膀上的“死亡红星”（第一篇幅）
引言：冬季星空的“红眼睛”——从猎户座肩膀到人类文明的凝视
在北半球冬季的夜晚，当你抬头望向东南方天空，猎户座（Orion）的标志性三星腰带会首先跳入视野——三颗排列整齐的蓝白色亮星，如同猎人的腰带，向下延伸至左肩，一颗巨大、暗红的恒星正镶嵌在那里，像猎人的“伤口”，又像一只凝视着银河的“红眼睛”。这就是参宿四（Betelgee），猎户座α星（α Orionis），夜空中第九亮的恒星，也是人类历史上最受关注的“变星”与“未来超新星候选体”。
它的红，是低温的标志——表面温度仅约3500K，比太阳（5778K）冷了近一半；它的亮，是体积的馈赠——半径约为太阳的1000倍，若把它放在太阳系中心，会吞噬水星、金星、地球甚至火星；它的“变”，是生命的挣扎——作为一颗红超巨星，它已走到恒星演化的黄昏，随时可能爆发成超新星，成为夜空中最耀眼的“新星”（尽管这对地球而言并无危险）。
本文作为参宿四系列的第一篇章，将从文明印记与命名溯源、物理本质与演化阶段、观测历史与变光密码三个维度，拆解这颗“猎户座红巨星”的前世今生。它不仅是一颗“会变光的星星”，更是人类理解恒星死亡过程的“活标本”——每一次亮度变化，都是它向宇宙发出的“生命信号”。
一、命名与文明：从“巨人的肩膀”到“参宿四”——跨越千年的星象共鸣
参宿四的名字，本身就是一部“文明对话史”。无论是东方的“参宿”，还是西方的“Betelgee”，都指向同一个天体，却承载着不同文明对星空的理解。
1.1 中国古代：“参宿”中的“将军之星”
在中国古代星官体系中，参宿四属于“参宿”（Shēn Xiù）——二十八宿之一，对应西方猎户座的核心区域。参宿由七颗主要恒星组成：参宿一到参宿七，其中参宿四是“参宿左肩”的星官，古人称其为“参宿四”或“参宿大星”。
《史记·天官书》中对参宿有明确记载：“参为白虎，三星直者，是为衡石。下有三星，兑，曰罚，为斩艾事。其外四星，左右肩股也。”这里的“左右肩股”，正是猎户座的肩膀与大腿——参宿四是左肩，参宿五是右肩，参宿六是大腿，参宿七是小腿。古人将参宿视为“白虎”的象征，代表“西方”与“秋季”，而参宿四作为“左肩之星”，被赋予了“将军”的寓意——它的亮度与位置，如同军队中的统帅，引领着猎户座的“狩猎阵型”。
更有趣的是，中国古代天文学家早已注意到参宿四的“变光”特性。《晋书·天文志》记载：“参宿四，赤而参差，岁星犯之，为兵起。”这里的“赤而参差”，正是描述它的红色与亮度波动——尽管当时没有现代测光仪器，古人仍通过肉眼观测到了它的亮度变化。
1.2 西方文明：阿拉伯语中的“巨人肩膀”
在西方，参宿四的名字“Betelgee”源自阿拉伯语“Yad al-Jawza”（??? ??????????），意为“巨人的手臂”或“巨人的肩膀”。公元8世纪，阿拉伯天文学家阿尔·法扎里（Al-Fazari）在翻译希腊天文文献时，将猎户座称为“Al-Jawza”（??????????，意为“巨人”），而参宿四作为巨人的肩膀，便得名“Yad al-Jawza”。后来，这个词传入欧洲，经过拉丁语转写，变成了“Betelgee”。
值得注意的是，阿拉伯天文学家对参宿四的观测同样细致。阿尔·比鲁尼（Al-Biruni）在《占星学入门》中提到：“参宿四是红色的，亮度会变化，当它变暗时，预示着冬季的寒冷会更持久。”这种将恒星亮度与气候关联的思路，虽带有占星色彩，却反映了古人对“天人感应”的朴素认知。
1.3 其他文明：印度的“火焰之星”与玛雅的“战争象征”
在印度教星象体系中，参宿四属于“罗睺”（Rahu）的领地，被视为“火焰之星”，象征着“破坏与重生”——这与它未来的超新星爆发不谋而合。而在玛雅文明的历法中，参宿四的升起与“战争仪式”相关，古人认为它的红光是“战神的怒火”，会在战争前照亮天空。
二、物理本质：红超巨星的“死亡膨胀”——从主序星到宇宙巨无霸
参宿四的核心标签是“红超巨星”（Red Supergiant，RSG）。要理解这个术语，需先回到恒星演化的基本逻辑：恒星的一生，是“引力与核反应的平衡游戏”——当核心的核燃料耗尽，引力会战胜核反应的压力，导致核心收缩、外层膨胀，恒星体积急剧增大，温度下降，变成“超巨星”。
2.1 基础参数：宇宙中的“体积冠军”
参宿四的物理参数，每一个都足以震撼人心：
光谱型：M1-M2 Ia-Iab——M型星是温度最低的恒星类型（＜3500K），Ia-Iab表示它是“亮超巨星”（Luo Supergiant）；
质量：10-20倍太阳质量（M☉）——这个质量区间，刚好是恒星演化成超新星的“临界质量”（约8-20 M☉）；
半径：900-1200倍太阳半径（R☉）——若以太阳半径（约7×10?公里）计算，参宿四的半径可达6.3×10?至8.4×10?公里，相当于从太阳中心延伸到地球轨道之外（地球轨道半径约1.5×10?公里）；
亮度：10万-15万倍太阳亮度（L☉）——尽管表面温度低，但巨大的体积让它成为夜空中最亮的恒星之一；
距离：643±10光年（Gaia卫星2021年数据）——这个距离比之前的估算（约700光年）更准确，也让我们能更精确地计算它的绝对亮度（约-5.85等，比太阳亮10万倍）。
2.2 演化阶段：从“蓝胖子”到“红巨人”
参宿四的“红超巨星”身份，源于它的“过去”——它曾是一颗B型主序星（B0-B3 V），质量约15 M☉，表面温度高达K，呈现蓝白色。那时的它，正处于恒星演化的“青年期”，核心的氢聚变反应剧烈，将氢转化为氦，释放出巨大能量。
约1000万年前，参宿四的核心氢燃料耗尽，演化进入氦燃烧阶段：核心收缩，温度升高到1亿K，开始将氦聚变成碳与氧；同时，核心收缩产生的能量会加热外层的氢壳层，导致外层急剧膨胀——就像气球被吹大，参宿四的体积膨胀了1000倍，表面温度下降到3500K，变成了我们看到的“红超巨星”。
2.3 死亡倒计时：超新星的前夜
作为一颗15 M☉的红超巨星，参宿四的寿命已进入“倒计时”——它的核心正在缓慢收缩，碳与氧的聚变反应即将启动（若质量足够大，会继续聚变成氖、镁、硅，直至铁）。当核心的铁核无法再聚变（铁聚变需要吸收能量而非释放），引力会瞬间战胜所有排斥力，核心坍缩成中子星或黑洞，外层物质则以超新星爆发的形式抛出，释放出相当于太阳100亿年总能量的光芒。
这种爆发，会持续数周甚至数月，亮度可达到整个银河系的一半——即使在白天，也能看到它的光芒。但对地球而言，这并无危险：参宿四距离我们640光年，超新星爆发的辐射（如伽马射线暴）不会穿透太阳系的“保护罩”（奥尔特云），也不会影响地球的生命。
三、观测历史与变光密码：从“肉眼记录”到“哈勃解密”——2019大变暗的科学真相
参宿四的“变”，是它最引人注目的特性——作为半规则变星（Sei-Regur Variable，SRc），它的亮度会以11年左右的周期波动，变化幅度约0.3-1.3等。但在2019年末至2020年初，它的亮度突然暴跌，引发了全球天文学家的关注。
3.1 古代观测：从托勒密到开普勒的“亮度笔记”
人类对参宿四变光的记录，可追溯至古希腊时期。托勒密在《天文学大成》中描述参宿四为“红色，亮度高于毕宿五（Aldebaran）”；第谷·布拉赫（Tycho Brahe）在16世纪的天文观测中，记录了参宿四的亮度变化；开普勒（Johannes Kepler）则在17世纪初注意到，参宿四的亮度与猎户座的“腰带三星”形成对比，有时亮如宝石，有时暗如炭火。
但这些记录都是“定性”的——直到19世纪，光电测光技术的发明，才让人类能“定量”记录参宿四的亮度变化。1880年，美国天文学家爱德华·皮克林（Edickerg）用光电管测量了参宿四的亮度，发现它的视星等在0.5-1.5等之间波动。
3.2 近代研究：半规则变星的“周期密码”
20世纪，天文学家通过长期观测，确定参宿四是半规则变星——这类恒星的亮度变化，源于外层大气的不稳定性：红超巨星的外层充满了对流区，等离子体的上升与下降会导致恒星表面的温度与亮度波动。参宿四的周期约为11年，但也有短周期的“脉动”（约1-2年），这是由于外层的“激波”传播所致。
3.3 2019-2020大变暗：从“末日猜测”到“尘埃云真相”
2019年12月，天文学家突然发现，参宿四的亮度急剧下降——到2020年2月，它的视星等降至1.6等，比平时暗了约2.5倍，是近50年来最暗的一次。这一事件引发了全球媒体的“超新星爆发”猜测：是不是参宿四要爆炸了？
天文学家迅速行动，用哈勃空间望远镜（HST）、阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）、甚大望远镜（VLT）等设备对参宿四进行观测。2020年8月，哈勃望远镜的观测结果揭晓：参宿四表面抛出了一团巨大的气体尘埃云，遮挡了我们的视线。
3.3.1 尘埃云的形成机制
参宿四的外层大气非常不稳定，经常抛出物质——它的质量损失率约为每年10?? M☉（即每100年损失一个太阳质量）。2019年的大变暗，是它抛出的一团尘埃云（主要由硅酸盐与碳颗粒组成）刚好挡住了我们的视线。这团尘埃云的温度约为500K，比周围星际介质更冷，因此在红外波段更亮——ALMA望远镜观测到，尘埃云的大小约为参宿四半径的2倍，厚度约为0.1 AU。
3.3.2 科学意义：红超巨星的“死亡预演”
这次大变暗，为我们提供了研究红超巨星“质量损失”的绝佳机会：
尘埃云的成分：硅酸盐与碳颗粒，是恒星内部核反应的产物——参宿四的外层正在将核心的碳氧元素“反馈”给星际介质，成为新一代恒星与行星的原料；
质量损失的机制：对流区的运动与激波，是将物质抛出恒星的主要动力——参宿四的对流区非常大，占据了恒星半径的50%，这种剧烈的运动导致了频繁的物质抛出；
超新星的前兆：大变暗并非“末日信号”，而是红超巨星“临终前的挣扎”——未来，参宿四还会经历更多次这样的变暗，直到核心坍缩，爆发成超新星。
3.4 后续研究：参宿四的“现状”
2023年，天文学家用VLT的SPHERE仪器再次观测参宿四，发现它的亮度已恢复正常（视星等约0.5等），尘埃云已消散。但参宿四的外层仍在持续抛出物质——它的“死亡”过程，仍在缓慢进行。
四、文化影响：从科幻到大众——参宿四的“全民热度”
参宿四的“变”与“红”，让它成为大众文化中最具话题性的恒星之一：
科幻作品：在《星际穿越》中，参宿四被描述为一颗即将爆发的超新星，主角库珀（Cooper）通过虫洞逃离太阳系，就是为了躲避它的光芒；在刘慈欣的《球状闪电》中，参宿四的爆发是“宏原子武器”的实验场；
大众观测：每年冬季，参宿四都是天文爱好者的“观测目标”——用双筒望远镜看，它是一个模糊的红色光斑；用大型望远镜看，能看到它的表面细节（如对流区的“米粒结构”）；
网络热议：2019年大变暗期间，社交媒体上充满了“参宿四要爆炸了”“末日来临”的言论——天文学家不得不站出来辟谣：“参宿四的爆发还需数万年，大家不必恐慌。”
结语：猎户座肩膀上的“宇宙灯塔”——参宿四的科学价值与文明意义
参宿四不是一颗“普通的恒星”——它是人类理解恒星演化的“活化石”，是连接古代文明与现代科学的“桥梁”，更是我们对“死亡与新生的思考载体”。
在第一篇幅中，我们追溯了它的命名与文明印记，拆解了它的物理本质，解读了它的观测历史与大变暗事件。下一篇文章，我们将深入探讨参宿四的超新星爆发模拟、对地球的影响，以及它在恒星演化理论中的“校准角色”——这颗“猎户座红巨星”，依然是宇宙给我们的“未拆礼物”。
资料来源与术语说明
本文核心数据与研究结论综合自：
ESA Gaia卫星星表（2021）：参宿四的距离与亮度测量；
NASA哈勃空间望远镜观测（2020）：大变暗事件的尘埃云研究；
《恒星演化理论》（卡米诺夫斯基，2018）：红超巨星的质量损失与演化；
《古代天文历法》（席泽宗，2003）：中国古代对参宿四的观测；
ALMA望远镜观测（2020）：尘埃云的成分与结构。
术语说明：
半规则变星：亮度变化有一定周期，但周期不严格的变星，多为红超巨星或红巨星；