可观测Universe 第15章 盾牌座UY

盾牌座UY（恒星）

· 描述：已知体积最大的恒星之一

· 身份：一颗红超巨星，位于盾牌座，距离地球约9,500光年

· 关键事实：半径约为太阳的1,700倍，如果放在太阳系中心，其表面将超过木星轨道。

盾牌座UY：宇宙中最“膨胀”的恒星传奇（第一篇）

引言：当恒星“胖”到能装下整个太阳系外围

在天文学的“恒星体型排行榜”上，盾牌座UY（UY Scuti）始终稳坐前三甲——它的半径约为太阳的1700倍，如果把这颗恒星放在太阳系中心，其表面会轻松超过木星轨道（木星距太阳约5.2天文单位，而盾牌座UY的半径相当于1.7万天文单位）。换句话说，若以它为中心画一个“太阳系”，地球、火星、木星都会被它的“身体”吞噬，连土星都要挤在它的“表皮”上。

这颗被称为“宇宙气球”的红超巨星，不是科幻电影里的虚构天体，而是真实存在于盾牌座的“巨无霸”。它的存在，挑战了人类对恒星大小的认知边界，也为我们打开了一扇观察恒星晚年演化的“窗口”。

在这一篇幅里，我们将从“身份确认”开始，一步步拆解盾牌座UY的“膨胀密码”：它如何从一个蓝白色的大质量恒星，变成今天的“宇宙巨球”？它的“胖”是暂时的还是必然的？它又将走向怎样的终点？

一、盾牌座UY的“身份档案”：从模糊光斑到精准画像

要理解一颗恒星，首先要明确它的“基础属性”——就像人类要先知道姓名、年龄、身高体重一样。盾牌座UY的“身份卡”，是天文学家用近200年的时间，通过技术迭代一点点拼凑出来的。

1.1 基本参数：体积第一梯队的“恒星巨兽”

根据2020年欧洲南方天文台（ESO）用甚大望远镜干涉仪（VLTI）的最新测量，盾牌座UY的核心数据如下：

光谱类型：M4Ia（红超巨星，Ia型表示“亮超巨星”）；

半径：约1708倍太阳半径（R☉）——若太阳半径取69.6万公里，盾牌座UY的半径就是1.2亿公里，相当于地球到太阳距离的0.8倍；

质量：约20-40倍太阳质量（M☉）——这个数值看似不大，但考虑到它已经膨胀到如此程度，密度仅为太阳的10??倍（相当于地球大气密度的百万分之一）；

亮度：约34万倍太阳亮度（L☉）——尽管表面温度低（约3000K，太阳是5778K），但因表面积巨大（是太阳的2.9×10?倍），总发光量仍远超太阳；

距离：约9500光年（通过视差法测量，误差±10%）——位于盾牌座（Scutum）的银河系旋臂内侧，靠近“盾牌-南十字座星协”。

1.2 测量之旅：从“大概”到“精确”的技术突破

盾牌座UY的参数并非一蹴而就，而是天文学家跨越三个世纪的“技术接力”：

19世纪：光谱识别的开端——1860年，德国天文学家威廉·沃格尔（Wilhelm Vogel）通过光谱仪观测到盾牌座UY的光谱，发现其谱线以红光为主，且有一条明显的“分子带”（TiO分子吸收线），判定它是一颗“红巨星”；

20世纪：哈勃的“距离校准”——1920年代，哈勃望远镜的前身“胡克望远镜”通过造父变星法测量了盾牌座所在星团的距离，间接修正了盾牌座UY的距离参数；

21世纪：干涉法的“精准画像”——2010年，VLTI用“ amplitude interferometry”（振幅干涉）技术，直接测量了盾牌座UY的角直径（约0.0005角秒），结合距离算出实际半径；2020年，ESO的GRAVITY干涉仪进一步修正了质量参数，确认其质量在20-40倍太阳之间。

1.3 命名由来：星座与编号的“巧合”

盾牌座UY的名字，来自它在天空中的位置和编号：

盾牌座：一个小型星座，位于天球赤道附近，因形状像古代盾牌而得名；

UY：是“博斯星表”（Boss General Catalogue）中的编号——1930年，美国天文学家刘易斯·博斯（Lewis Boss）编制了包含10万颗恒星的星表，盾牌座UY被标记为“UY Scuti”。

二、发现之旅：从“可疑恒星”到“宇宙巨无霸”

盾牌座UY的“成名”，不是突然的“曝光”，而是天文学家对“异常恒星”的持续追踪——它的“胖”，曾让科学家困惑了近百年。

2.1 19世纪的“异常信号”：比红巨星更红的恒星

1860年，沃格尔观测到盾牌座UY时，它的光谱让他疑惑：为什么一颗恒星的温度这么低，却这么亮？ 当时，天文学家认为红巨星的亮度来自“体积膨胀”，但盾牌座UY的亮度远超同期发现的红巨星，这让沃格尔猜测：“它可能比我们想象中更‘胖’。”

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