盾牌座UY(UY Scuti,缩写‘UY Scu’)是一颗位于银河系盾牌座内的红超巨星,是一颗脉动变星。其预估半径达到太阳半径的1708倍(11.88亿千米,约7.94天文单位),体积是太阳的近50亿倍。在 宇宙 尺度上,盾牌座UY与地球相隔约2900秒差距(约9500光年)。
如果将盾牌座UY放在太阳的位置,光球层吞没木星轨道,可能接近土星轨道。
作为红超巨星的典型代表,盾牌座UY不仅体积庞大,还具备极低的平均密度和较不稳定的状态。该 恒星 以其高速的物质喷发现象著称,大量气体与尘埃被抛射至星际空间,形成环绕其周围的云气层。这一现象导致盾牌座UY几乎被这些遮蔽物质完全包裹,其低密度与高光度特性进一步加速了质量的流失过程,这一现状与许多其他红特 超巨星 (诸如 大犬座VY )颇为相似。由于这些环绕尘埃和气体的低透明度,加之当前 天文观测 技术的局限性,科学家们对盾牌座UY的确切大小仍未能给出最终定论。
命名
盾牌座UY最早由德国天文学家在波恩天文台(Bonn Observatory)于1860年发现,并被编入波恩星表(Bonner Durchmusterung),当时他们正在完成对波恩星表中的恒星调查。盾牌座UY也被命名为BD-12°5055,也就是从赤经0h起计算,赤纬12°到13°间的第5055颗恒星。
在后续的恒星观测与复查过程中,特别是第二次调查阶段,天文学家们注意到盾牌座UY的亮度展现出细微的变化特征,这一发现表明它是一颗新的变星。根据国际变星命名标准,该恒星被正式命名为 盾牌座 UY(亦称作UY Scuti或UY Sct),这一命名不仅体现了其所在的天区——盾牌座,还表明了它是该 星座 内被发现的第38个变星。
在星空中,盾牌座UY的位置显著,它位于A型 恒星 盾牌座γ(即γ Scuti)的北方数度之处,且紧邻并位于壮丽的 鹰星云 的东北方向,为天文爱好者及研究者们提供了宝贵的观测与研究机会。
亮度
盾牌座UY是一颗被尘埃笼罩的亮 红超巨星 , 被归为半规则 变星 , 光变周期约为740天。依据 恒星光谱 分析,该星被详尽分类为 M4 型的Ia巨星。
尽管盾牌座UY拥有极高的光度,然而其极端遥远的距离加之位于 天鹅座 大裂缝这一星际尘埃密集区域的隐匿带内,导致其发出的光芒在抵达 地球 前遭遇了显著的星际尘埃吸收与散射。因此,尽管其最亮时 视星等 达到8.29,这一亮度水平仍远低于人类肉眼直接观测的极限,使得盾牌座UY无法仅凭肉眼在夜空中被辨识,唯有借助先进的天文望远镜方能一窥其风采。
体积
盾牌座UY以其惊人的规模著称,若将其置于 太阳系 的中心,其庞大的体积将远远超出 木星 轨道(位于5.204天文单位,约7.78亿千米处),并逼近 土星 轨道(位于9.582天文单位,约14.33亿千米处)。光沿其 赤道 传播一周所需的时间长达6.91小时,相比之下,光环绕 太阳 赤道一周则仅需短暂的14.5秒。该 恒星 的体积之巨,足以容纳约50亿个太阳,或换算为更为直观的单位,即6500万亿个 地球 。
在2012年之前, 大犬座VY (正式名称为VY Canis Majoris或VY CMa)长期保持着已知最大恒星体积的记录。当时,根据 明尼苏达州 大学教授萝勃塔・韩福瑞(Roberta M. Humphreys)的预测,大犬座VY的直径估计约为太阳半径的1800至2100倍。然而,随着观测技术的进步和测量方法的改进,天文学家们发现其实际体积远小于此前预期。 目前,公认的银河系内已知体积最大的 恒星 是史蒂文森 2-18(Stephenson 2-18)。
演化
根据 恒星演化 的理论模型,盾牌座UY目前正处于一个关键阶段,其核心正在融合氦元素,同时在其核心周围的壳层中持续进行 氢 的 核聚变 。其位于银河系 星系 盘深处的位置,暗示了这是一颗 金属量 相对丰富的恒星。
对于初始质量超过8倍太阳质量(M⊙)的恒星而言,随着它们开始合成更重的元素,其核心最终会积累至铁元素。这一过程将打破恒星内部的 引力 和辐射压力之间的微妙平衡,导致核心发生坍缩。坍缩可能触发 恒星 生命末期的剧烈事件—— 超新星 爆发。对于类似盾牌座UY这样的恒星,预计其后续演化将涉及温度的显著回升,可能转变为 黄超巨星 、高光度蓝变星或沃尔夫-拉叶 星等 类型,这些阶段均伴随着强烈的恒星风,逐渐剥离恒星的外层物质,直至暴露出其核心区域。最终,这类恒星可能以IIb型、IIn型或Ib/Ic型超新星的形式结束其生命。
盾牌座UY正处于极不稳定的 红超巨星 阶段。科学家预测,作为一颗红超巨星,盾牌座UY的寿命只有短短1000万至5000万年。随着核心坍缩的不可避免,盾牌座UY最终将经历 超新星 爆发,形成中子星。此外,超新星爆发时释放的伽玛射线暴对邻近 恒星系统 中的 行星 构成潜在威胁,对其生存环境造成严重影响。
观测研究
2012年夏季,在 智利 的 阿塔卡马沙漠 ,天文学家们利用甚大望远镜(VLT)的天文多波束重组器(AMBER)干涉测量仪。对位于银河系盘面深处附近的三颗 红超巨星 ——盾牌座UY、 天蝎座 的AH以及 天渊三 的KW——进行了详尽的参数测量。 此次观测结果显示,这三颗 恒星 均展现出远超 太阳 的庞大尺寸,其直径均超过太阳直径的1000倍,且光度更是太阳亮度的十万倍以上。
这些恒星的尺寸估算是基于罗瑟兰半径模型进行的,该模型设定了光深度(或透明度)为2/3的特定条件。 在计算过程中, 天文学 家们还参考了早期出版的天文学文献及相关 学术期刊 中的距离数据。盾牌座UY在这三颗恒星中脱颖而出,成为所测对象中体积最大、光度最高的一个。其半径被精确测定为1708±192倍太阳半径,即相当于11.88±1.34亿千米,或7.94±0.89天文单位。
此外,盾牌座UY的角直径也被精确测量为5.48±0.1毫角秒(mas),而其距离地球的估算值则基于1970年根据该恒星光谱模型最初得出的数据,约为2.9±0.317千秒差距,转换成光年单位即约为9500±1030光年。 在 有效温度 达到3365±134 开尔文 (K)的条件下,天文学家们进一步计算出盾牌座UY的光度高达340,000倍 太阳 亮度(L☉),并推测其初始质量约为25倍太阳质量(M☉)。若该 恒星 不存在自转效应,其质量可能更为庞大,达到40倍太阳质量左右。
争议
基于 欧洲航天局 盖亚空间望远镜(Gaia)的第二批数据发布(Gaia 数据 Release 2),盾牌座UY的 视差 被精确测定为0.6433±0.1059毫角秒(mas),显著缩短了其距离 地球 的估值,约为1550秒差距(即5100光年)。 由此计算得出的光度和半径值也相应调低,分别介于86300至87100倍 太阳 亮度(L☉)和755倍太阳半径(R☉)之间。 然而,天体测量时各方面的干扰因素非常大,可能导致观测数据存在不确定性, 因此在进一步观测之前,此次观测的数据可能也是不可靠的。
关于盾牌座UY的质量,目前尚无法直接确定,主要原因在于该 恒星 缺乏可见的 伴星 ,从而无法通过 引力 扰动法来精确测量其质量。尽管如此,基于理论模型和现有观测数据,科学家们估计其质量大致位于7到10倍太阳质量(M☉)之间, 这相当于地球质量的1000万倍。盾牌座UY正处于质量快速流失的状态,年质量损失率高达约5.8×10-5M☉。这一过程塑造了其周围广阔且复杂的气体与尘埃环境。