作者|冯梓洋
审核|董晨晖
编辑|赵经远
2019年11月，一颗著名的红超巨星出现了前所未有的变暗，一度跌至原先正常亮度的40%，这一现象迅速吸引了许多天文学家和天文爱好者的目光，当时部分人甚至猜测这是它即将演变为超新星的前兆。但根据后续观测，它在2020年3月又恢复了正常，并未爆发。这次亮度波动被称为“大变暗事件”（The Great Dimming）。究竟是谁引起了人类的广泛关注呢，这就是我们今天的主人公:猎户的左肩——参宿四。
猎户座和参宿四的位置。来源：Stellarium
参宿四（猎户座α，Betelgeuse）是一颗著名的半规则变星，它的绝对星等约为-5.9等，虽然一般认为它是全天第十亮星、猎户座第二亮星，但由于它的视星等在0.0到1.6等之间变化，所以这一排名并不是完全固定的（最亮可能和全天第五亮星织女星相当，最暗则会掉到20名开外）。它的赤经为05h55m10.36s,赤纬为07°24′25.7″（历元J2000），距离地球约500光年，是距离最近的红超巨星之一。它的质量是太阳的17倍，直径约为太阳的700倍，如果把它放到太阳系的中心，则可以将水星、金星、地球和火星的轨道囊括在它的体内，真是一个庞然大物。
参宿四。来源：ESO/DSS2
在天文学中，参宿四扮演着及其重要的角色，它是寻找深空天体（如寻找猴头星云、玫瑰星云、圣诞树星云等）、确定方位的重要参考物，和大犬座的天狼星、小犬座的南河三共同构成了冬季大三角，位于冬季六边形的中心附近。由于距离相对较近且体积庞大，参宿四成为了天空中视直径最大的恒星之一，这使它成为少数使用大型望远镜可以分辨出圆面的恒星之一。事实上，早在1920年12月13日，美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊（Albert Michelson）和美国天文学家弗朗西斯·皮斯（Francis Pease）使用位于威尔逊山天文台的胡克望远镜，便已利用干涉技术，成功测得了参宿四的直径，使其成为除太阳外最早测量出直径的恒星，极大促进了天文技术的发展。
冬季六边形，参宿四位于其中心附近。来源：NASA/Sky Safari
和如今许多亮星的英文名的来源一样，参宿四的英文名Betelgeuse来源于阿拉伯天文学家阿卜杜勒·拉赫曼·苏菲（Abd al-Rahman al-Sufi）。苏菲给它起的名字是Yad al-jauza，将其看作一位女性的手，但是欧洲人将其误传为Bat al-jauza这个没有实际意义的词，后来又逐渐演变为今天的Betelgeuse，有时这个词甚至被误译为圣者的腋窝。在塔希提人的传说中，参宿四是支撑天空的柱子之一，被称为Anâ-varu，意为坐下之柱。在传统中国天文学中，参宿最初是指猎户座腰带中的三颗星，但随着天文学的发展，这个星官扩展到了七颗星，在《史记·天官书》中，将参宿四称为“参左肩”；在明末以前，人们只将这七颗星合称为参宿，到了明末清初，又为参宿增补了39颗星，并且为每颗星指定了一个独特的名字，“参左肩”也变成了参宿四，意为参宿的第四颗星。
拜耳在《测天图》中将参宿四编号为猎户座α。来源：海德堡大学图书馆
1603 年，德国天文学家约翰·拜耳（Johann Bayer）将参宿四编号为“猎户座α”，而将参宿七编号为“猎户座β”。根据拜耳命名法，通常将星座中最亮的恒星编号为α，第二亮的编号为β，虽然现在一般把参宿七看作猎户座中最亮的恒星，但在拜耳的年代，参宿四可能比参宿七更亮，所以他才给出了这样的编号顺序。
英国天文学家约翰·赫歇尔（John Herschel）在1851年出版的《天文学纲要》中记录了参宿四亮度的变化，他在其中写道：“猎户座α的变化在 1836-1840年间最为显著和明确，但此后的几年里变得不那么明显了。”到了1849 年，参宿四又一次出现了明显的亮度变化，到了1852 年 12 月，赫歇尔认为它“实际上是北天最明亮的恒星”，此时它的亮度超过了参宿七，与御夫座的五车二相当。
参宿四大变暗前后的光变曲线。来源：A&A 691, A297 (2024)
此后，参宿四被归类为“半规则变星”，这种类型的变星会出现不规则的亮度变化。参宿四主要的光变周期约为400天，但它也有5年、125天﹑230天等周期的小幅度变化。然而类似2019年大变暗事件那样的变化仍然是相对少见的。
关于参宿四变暗的原因，基于不同的观测数据，主要有两种猜测：一是参宿四抛射出了许多物质，形成巨大的尘埃云，暂时挡住了发出的部分光线，直到尘埃云散去，它的亮度才恢复正常；二是参宿四表面出现了类似太阳黑子那样的冷斑，因为这些冷斑的温度相对较低，所以亮度也更暗，当它们足够大的时候，就会使参宿四看起来更暗了。
参宿四抛射物质造成亮度下降的示意图。来源：NASA
事实证明，大变暗事件并不代表参宿四即将发生超新星爆发。目前参宿四的年龄约为1000万年，虽然对于这种大质量恒星而言，这样的年龄已经算是晚年了，但它距离超新星爆炸可能还要几万年到几十万年的时间。一旦参宿四发生超新星爆炸，它将会增亮至与满月相当的亮度，并且会持续很长时间，最终遗留下一个星云。由于它的自转轴和地球有30度的夹角，所以它在超新星爆炸后产生的的伽马射线暴不会射向地球，对地球上的生命没有任何影响。
大变暗事件前后，甚大望远镜拍摄的参宿四。图像来源：ESO
对于天文爱好者而言，参宿四是最容易观测的天体之一。它呈现独特的橙红色，位于亮星最多的冬季星座——猎户座内，很容易就能用肉眼找到。在南纬83度以北的地区，均有机会看到它。对于北半球大多数地区而言，每年8月至次年5月，均有机会看到它，在1月初的时候它几乎整夜可见，日落之后就从东方升起，午夜前后高悬于南方天空，在日出前落下；而在4月初，它在日落后出现于西南方高空，午夜前后落下。
作者在2020年1月拍摄的冬季星空，圆圈内即为参宿四。拍摄：冯梓洋
参宿四大变暗事件或许在提醒我们，即使是美丽的星空亦有暗淡之时。尽管如此，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、心怀希望，在星光的指引下，向未知的深邃前行。
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