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石榴星

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石榴星,也稱石榴石星、造父四、仙王座 μ 星(Mu Cephei),是一顆位於仙王座紅超巨星特超巨星,也是銀河系中已知最巨大與最明亮的恆星之一。石榴星因它的顏色呈現石榴石般的紅色而得名。其恆星分類為 M2e Ia。天文學家從 1943 年開始將石榴星的光學頻譜視為分類其它恆星的基準 [1] 
中文名
石榴星
外文名
Mu Cephei
別    名
Herschel's Garnet Star
分    類
M2e Ia
質    量
19.2 ± 0.1 M⊙
直    徑
1754550000 km
表面温度
3750(3540 ~ 3789)K
視星等
+4.08(+3.43 ~ +5.1)
絕對星等
-6.81 等
赤    經
21時43分30.46秒
赤    緯
+58°46′48.17″
距地距離
2840 ly(870 pc)
U-B 色指數
+2.42
B-V 色指數
+2.35
光    度
2.83 × 10^6 ~ 3.4 × 10^6 L⊙
變星類型
SRc
距太陽
5261光年(平均)
半    徑
1260倍太陽半徑

石榴星星體形態

石榴星即造父四(仙王座 μ,Garnet Star,意思是紅石榴 / 舞者),位於仙王座。亮度在 +3.43 ~ +5.10 等之間變化,變光週期約為 3.5 年,屬於半規則變星。它是一顆 M2 型紅超巨星(或特超巨星),絕對星等 -7.63 等,距離地球約 2840 ly,半徑約為太陽的 1260 ~ 1650 倍,質量約為太陽的 19.2 ± 0.1 倍,光度約為太陽的 2.83 × 10^6 ~ 3.4 × 10^6 倍,表面温度約為 3750 K ,是銀河系中已知最大最亮的恆星之一,也是肉眼能夠觀測到的最大恆星星體之一。
天文學家威廉·赫歇爾曾經注意到紅色的石榴星,並形容它有“非常美好的石榴石深紅”,類似鯨魚座蒭藁增二 ,因而得名。意大利天文學家朱塞普·皮亞齊在他編制的星表中稱呼這顆恆星為Garnet sidus ,捷克天文學家安東寧·貝奇瓦爾(Antonin Becvar)在他編制的星表中可能為了避免與天龍座μ星混淆在一起,而稱呼這顆恆星為 Erakis。阿拉伯語則稱呼石榴星為 al-Rāqis 。
英國天文學家約翰·羅素·欣德在 1848 年發現石榴星的光度會產生變化,不久普魯士天文學家弗里德里希·阿格蘭德加以確認欣德的觀測。從 1881 年開始,天文學家對這顆恆星的光度變化紀錄幾乎不曾間斷。

石榴星觀測數據

觀測資料曆元J2000.0
星座
赤經
21h 43m 30.4609s
赤緯
+58° 46′ 48.166″
視星等(V)
+4.08(+3.43 ~ +5.1)
特性

M2e Ia
U-B 色指數
+2.42
B-V 色指數
+2.35
變星類型
SRc
天體測定



+20.63 km/s
自行(μ)
RA:2.740 ± 0.884mas/yr
Dec:-5.941 ± 0.922mas/yr
-7.63


詳細資料



質量
19.2 ± 0.1 M⊙
半徑
1260 ~ 1650 R⊙
亮度
2.83 × 10^6 ~ 3.4 × 10^6 L⊙
温度
3750(3540 ~ 3789)K


其他命名

Erakis, 赫歇爾的石榴石星(Herschel's Garnet Star),μ Cep,HD 206936,HR 8316,BD+58°2316,HIP107259,SAO33693
參考數據庫

石榴星觀測方法

比較 比較
因為石榴星是一顆非常明亮的紅超巨星,所以它是肉眼可見最巨大的恆星之一,也是銀河系中已知最巨大的恆星之一。北半球的觀測者比南半球的觀測者容易觀測到石榴星,最佳觀測時間是八月份至隔年一月份。

石榴星科學研究

天文學家對於石榴星的距離仍有疑問,有對於其距離有多個數據。依巴谷衞星的測量結果為 0.62 ± 0.52角分,表示它距離太陽為 1612 pc。天文學家將石榴星與參宿四大小互相比較後,認為距離是 390 ± 140 pc。2005 年則估計它距離太陽 573 ± 99 pc。最新數據其距離介於 1333 ~ 2857 pc 之間,但是這個值似乎是一個錯誤的結論。因為石榴星的視直徑達到了參宿四的 40%,所以如果它距離地球遠達 5000 ly,它的半徑將超過太陽的 3000 倍,這是違背恆星模型理論的。大多數數據顯示石榴星的距離在 2400 ~ 2800 ly 之間。結合其視直徑,可以推算出石榴星的半徑為太陽的 1260 ~ 1650 倍。
石榴星的平均半徑約為 1455 R⊙。只知道大犬座VY,天鵝座 NML,仙王座 VV A,維斯特盧 1-26,WOH-G64,人馬座 VX,仙王座 RW,天鵝座 KY 和 仙王座 V354 比它大。如果地球只有高爾夫球那麼大的話,石榴星的直徑將會超過兩座金門大橋的長度。該星的質量為 19.2 ± 0.1 倍太陽質量,相信其初始質量會更大。
石榴星是一顆變星,屬於 SRc型的半規則變星的成員之一。它的亮度以 2 ~ 2.5 年的週期在 +3.43 ~ +5.1 等之間變化,平均則是 +4.08 等。沒有固定的變光模式。石榴星淹沒在大量的星際塵埃之中,因此它的光芒比實際上要減弱了 2.1 等。如果沒有塵埃氣體的遮擋,石榴星將會是一顆醒目的 2 等亮星(1.97 等),這也説明了石榴星真正的絕對目視星等達到了 -7.63 等,即比太陽亮 9.6437 × 10^5 倍。如果考慮紅外波段的能量,石榴星的平均亮度將是太陽的 2.83 × 10^6 倍,絕對熱星等達到 -9 等。當石榴星總體輻射能量達到峯值時,其總輻射總量將達到太陽的 3.4 × 10^6 倍,成為已知最明亮的恆星之一。極高的光度(與紅超巨星盾牌座 UY 相當)使其有時被歸類為特超巨星。
石榴星是一顆不穩定的恆星,亮度、大小及温度都產生不規則變化。它已經接近恆星演化的盡頭,將藉由核融合轉為碳,而主序星則是將藉由核融合轉為氦。這種情況顯示石榴星將“很快”成為一顆超新星,雖然可能還要經過數百萬年之久。當它成為超新星時,會經由爆炸將其大部分甚至幾乎所有物質向外拋散,並向周圍的星際物質輻射激波。石榴星最終將成為一個黑洞
這顆恆星的光球估計温度為 3750 K,一層殼狀的組織則包覆在外,並延伸至恆星半徑至少 0.33 倍距離的位置,温度為 2055 ± 25 K。這層殼狀的組織由恆星噴射出的物質所構成,內含星際物質,例如一氧化碳、水及一氧化硅 。這層球狀的殼層延伸至距離恆星 6″ 的位置,擴散速度為10 km/s,年齡介於 2000 ~ 3000 年之間。石榴星每年損失的物質大約 10^-6 倍太陽質量
天文學家在觀測石榴星發射出的物質後,認為在恆星半徑一倍(約 1240 倍太陽半徑)至兩倍(約 2480 倍太陽半徑)的範圍內存在塵埃與水所構成寬廣的環帶。
石榴星是一顆單星,因此很難測定其質量。根據測定距離的不同,造父四的質量有從 15 ~ 35 倍太陽質量的多個數據。作為最大最亮的紅超巨星之一,天文學家相信造父四有足夠的質量演化成超高温的沃爾夫-拉葉星。石榴星最終將成為一個特殊的超新星,與 10 ~ 20 倍太陽質量之間的普通大質量恆星不同,石榴星這樣的超級巨星將會成為罕見的 Ib 或者 Ic 型超新星。
參考資料
  • 1.    Perryman, M. A. C.; et al.. The HIPPARCOS Catalogue[M]. Astronomy and Astrophysics. April 1997, 323: L49–L52. Bibcode:1997