[科普中國]-超巨星

超巨星(supergiant)：位于赫羅圖的最頂端，它們是光度最強(qiáng)的恒星之一。它們的絕對星等亮于-2等。肉眼所見的最亮的藍(lán)（熱）超巨星是參宿七和天津四，最亮的紅（冷）超巨星是參宿四和心宿二。

概述超巨星是質(zhì)量最大的恒星，在赫羅圖上占據(jù)著圖的頂端，在約克光譜分類中屬于Ia（非常亮的超巨星）或Ib（不很亮的超巨星），但最明亮的超巨星有時會被分類為0。

超巨星的質(zhì)量是太陽的10至70倍，亮度則為太陽光度的30,000至數(shù)百萬倍，它們的半徑變化也很大，通常是太陽半徑的30至500倍，甚至超過1000倍太陽半徑。斯特凡-波茲曼定律顯示紅超巨星的表面，單位面積輻射的能量較低，因此相對于藍(lán)超巨星的溫度是較冷的，因此有相同亮度的紅超巨星會比藍(lán)超巨星更巨大。

因?yàn)樗齻兊馁|(zhì)量是如此的巨大，因此壽命只有短暫的一千萬至五千萬年，所以只存在于年輕的宇宙結(jié)構(gòu)中，像是疏散星團(tuán)、螺旋星系的漩渦臂，和不規(guī)則星系。她們在螺旋星系的核球中很罕見，也未曾在橢圓星系或球狀星團(tuán)中被觀測到，因?yàn)檫@些天體都是由老年的恒星組成的。

超巨星的光譜占據(jù)了所有的類型，從藍(lán)超巨星早期型的O型光譜，到紅超巨星晚期型的M型都有。參宿七，在獵戶座中最亮的恒星，是顆藍(lán)白色的超巨星，參宿四和天蝎座的心宿二則是紅超巨星。

超巨星模型的塑造依然是研究領(lǐng)域中活躍且有困難之處的區(qū)塊，例如恒星質(zhì)量流失的問題就仍待解決。新的趨勢與研究方法則不只是要塑造一顆恒星的模型，而是要塑造整個星團(tuán)的模型，并且借以比較超巨星在其中的分布與變化，例如，像在星系麥哲倫云中的分布狀態(tài)。

宇宙中的第一顆恒星，被認(rèn)為是比存在于宇宙中的恒星都要明亮與巨大的。這些恒星被認(rèn)為是第三星族，她們的存在是解釋在類星體的觀測中，只有氫和氦這兩種元素的譜線所必須的。

大部分第二型超新星的前身被認(rèn)為是紅超巨星，然而，超新星1987A的前身卻是藍(lán)超巨星。不過，在強(qiáng)大的恒星風(fēng)將外面數(shù)層的氣體殼吹散前他可能是一顆紅超巨星。

所知最大的幾顆恒星，依據(jù)體積的大小排序如下：盾牌座UY、天鵝座NML、仙王座RW、WOH G64、仙后座PZ、維斯特盧1-26、人馬座VX、大犬座VY（the Garnet Star）。以上排名與亮度和重量無關(guān)。

特點(diǎn)超巨星的光度很大，說明其表面積顯然比光譜型相同的非超巨星大。例如紅超巨星盾牌座UY，其半徑大約為太陽半徑的1708±192倍，絕對星等為-7以下，約比太陽亮5萬倍，總輻射能量則高達(dá)太陽的34萬倍。而藍(lán)超巨星天津四的絕對星等為-8.37，約比太陽亮230000倍。已測到一些藍(lán)超巨星，黃超巨星和紅超巨星的射電輻射，這對于研究其大氣結(jié)構(gòu)和活動，星周物質(zhì)，星風(fēng)和質(zhì)量損失等問題十分重要。高能天文臺2號衛(wèi)星已測得獵戶座ε，κ 等星的X射線，這和它們的星冕、星風(fēng)等有關(guān)。超巨星明顯地集中在銀道面和旋臂附近。它們的動力學(xué)特性與銀河系中的氣體物質(zhì)相似。60%的超巨星屬于O，B星協(xié)或銀河星團(tuán)。超巨星的年齡和演化問題是十分重要的研究課題，爭論較多。

半徑超巨星相對太陽來說均是巨大的恒星，但是超巨星之間的半徑也有著顯著的差異。最熱、最亮的O型超巨星反而是最小的，它們一般是太陽的15到30倍大。而最冷的M型紅超巨星通常在太陽的500倍以上，例如盾牌座UY這顆紅超巨星的直徑就有太陽的1708倍之大1。

質(zhì)量、光度傳統(tǒng)超巨星均為大質(zhì)量的恒星，它們至少具有太陽的5倍質(zhì)量。一些O型的超巨星的質(zhì)量可達(dá)太陽的10倍以上。例如獵戶座中的參宿二，其質(zhì)量至少是太陽的50倍。由于質(zhì)量巨大，超巨星的光度也都很大，即使是最暗的紅超巨星也有太陽的1000倍以上的熱光度。O型超巨星是最熱、最亮的超巨星，一顆大質(zhì)量的O型超巨星的光度可以超過太陽的百萬倍。

超巨星的光度變化超巨星是不穩(wěn)定的恒星，大部分的超巨星都具有光變。

藍(lán)超巨星中有相當(dāng)一部分屬于天鵝座α型變星,藍(lán)特超巨星則大多屬于LBV―亮藍(lán)變星（又稱高光度藍(lán)變星）

黃超巨星中具有為數(shù)眾多的造父變星,以及SRd型的半規(guī)則變星.其中SRd型變星包含了最亮的黃超巨星和特超巨星,是恒星中的巨獸.

紅超巨星幾乎都是變星,它們一般屬于SRc和Lc型,前者具有多重周期,后者則是沒有固定變光周期的爆發(fā)式變光.

分類超巨星分為藍(lán)超巨星（O型到A型）、黃超巨星（F型到K型早期）、紅超巨星（K型晚期到M型）

超巨星的溫度范圍非常廣泛，最熱的藍(lán)超巨星例如船底座大星云中的WR25，表面溫度達(dá)到近50000K之高，最冷的M型超巨星大部分位于3500K附近。已知最冷的超巨星是人馬座VX,該星表面溫度平均僅有2900K。

超巨星按亮度分類可以分為Ia（明亮的超巨星，例如天津四），Iab（中等亮度的超巨星，例如天津一），Ib（較暗弱的超巨星，例如危宿三）。此外還有一些恒星介于超巨星和亮巨星之間，形成一個過渡帶（這類恒星大部多分是周期較短的經(jīng)典造父變星，例如北極星、造父一）

Ia0則是特超巨星。

特殊的超巨星除了傳統(tǒng)意義上年輕而質(zhì)量巨大的典型超巨星，有一些中小質(zhì)量恒星在演化末期也會具有某些超巨星的性質(zhì)，因此而獲得超巨星的光譜分類。但本質(zhì)上它們與典型的超巨星是完全不同的兩類恒星。例如金牛座RV型變星常常被歸類為黃到橙色的亮超巨星，但實(shí)際上它們的亮度比起Ia型的黃超巨星要小得多（F8Ia型的弧矢一擁有太陽8萬多倍的亮度，而金牛座RV型變星大部分亮度不超過太陽的1萬倍），質(zhì)量更是只有太陽的60%。這些恒星僅僅是因?yàn)檠莼搅四┢?，表面重力極低而產(chǎn)生類似于超巨星的光譜。實(shí)際上它們過去只是和太陽相仿的普通恒星。

其他類似的偽超巨星還有處女座W型變星，部分極度膨脹的長周期變星，望遠(yuǎn)鏡座PV型變星以及北冕座R型變星。他們的共同特征為質(zhì)量低下，年齡高達(dá)數(shù)十億年甚至上百億年，是即將演化為白矮星的晚期恒星2。

幾種類型恒星的區(qū)別矮星（Dwarf star）：像太陽一樣的小主序星，如果是白矮星，就是像太陽一樣的一顆恒星的遺骸。褐矮星沒有足夠的物質(zhì)進(jìn)行熔化反應(yīng)。原指本身光度較弱的星，現(xiàn)專指恒星光譜分類中光度級為V的星，即等同于主序星。光譜型為O、B、A的矮星稱為藍(lán)矮星（如織女一、天狼），光譜型為F、G的矮星稱為黃矮星（如太陽），光譜型為K及更晚的矮星稱為紅矮星（如南門二乙星）。但白矮星、亞矮星、“黑矮星”則另有所指，并非矮星。物質(zhì)處在簡并態(tài)的一類弱光度恒星“簡并矮星”也不屬矮星之列?！昂诎恰眲t是理論上估計存在的天體，指質(zhì)量大致為一個太陽質(zhì)量或更小的恒星最終演化而成的天體，它處于冷簡并態(tài)，不再發(fā)出輻射能；也有人專指質(zhì)量不夠大（小于約0.08太陽質(zhì)量）、已沒有核反應(yīng)能源的星體。

巨星是在天文中指光度比一般恒星(主序星)大而比超巨星小的恒星。

超巨星是質(zhì)量最大的恒星，在赫羅圖上占據(jù)著圖的頂端，在約克光譜分類中屬于Ia(非常亮的超巨星)或Ib (不很亮的超巨星)，但最明亮的超巨星有時會被分類為Ia0。超巨星的質(zhì)量是太陽的8至30倍，亮度為太陽光度的10,000至數(shù)百萬倍，半徑變化也很大，通常是太陽半徑的20至500倍，甚至超過1000倍太陽半徑。斯特凡-波茲曼定律顯示紅超巨星的表面，單位面積輻射的能量較低，因此相對于藍(lán)超巨星的溫度是較冷的，因此有相同亮度的紅超巨星會比藍(lán)超巨星更巨大。因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量是如此的巨大，因此壽命只有短暫的一千萬至五千萬年，所以只存在于年輕的宇宙結(jié)構(gòu)中，像是疏散星團(tuán)、螺旋星系的漩渦臂，和不規(guī)則星系。在螺旋星系的核球中很罕見，也未曾在橢圓星系或球狀星團(tuán)中被觀測到，因?yàn)檫@些天體都是由老年的恒星組成的。超巨星的光譜占據(jù)了所有的類型，從藍(lán)超巨星早期型的O型光譜，到紅超巨星晚期型的M型都有。參宿七，在獵戶座中最亮的恒星，是顆藍(lán)白色的超巨星，參宿四和天蝎座的心宿二則是紅超巨星。超巨星模型的塑造依然是研究領(lǐng)域中活躍且有困難之處的區(qū)塊，例如恒星質(zhì)量流失的問題就仍待解決。新的趨勢與研究方法則不只是要塑造一顆恒星的模型，而是要塑造整個星團(tuán)的模型，并且藉以比較超巨星在其中的分布與變化，例如，像在星系麥哲倫星云中的分布狀態(tài)。宇宙中的第一顆恒星，被認(rèn)為是比存在於如今的宇宙中的恒星都要明亮與巨大的。這些恒星被認(rèn)為是第三星族，她們的存在是解釋在類星體的觀測中，只有氫和氦這兩種元素的譜線所必須的。大部分第二型超新星的前身被認(rèn)為是紅超巨星，然而，超新星1987A的前身卻是藍(lán)超巨星。不過，可能在強(qiáng)大的恒星風(fēng)將外面數(shù)層的氣體殼吹散前他是一顆紅超巨星。 再找找當(dāng)然是中子星的密度大，公式是ρ（密度）=M（質(zhì)量）/V（體積）。中子星的密度是10億噸/每立方厘米，白矮星100萬噸 /每立方厘米，超巨星小于一克/每立方厘米，金屬鋨22克/每立方厘米3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

湯壽旎 - 副教授 - 武漢理工大學(xué)