參宿四（Betelgeuse），又稱獵戶座 α 星，是一顆位于獵戶座的紅超巨星。參宿四是一顆光譜類型為M1-M2Ia-ab，是肉眼可見的最大恒星之一，其半徑大約是太陽的887到955倍。它的亮度極高，通常是夜空中第十亮的恒星，僅次于參宿七，是獵戶座中第二亮的恒星。在近紅外波段，參宿四是夜空中最亮的恒星。它是一顆明顯帶紅色的半規(guī)則變星，其視星等是+0.50（0.0到+1.3之間變化），是任何一等恒星顯示的最寬范圍。其拜耳集團(tuán)命名為αOrionis。
如果參宿四位于太陽系的中心，它的表面將位于小行星帶之外，并將吞噬水星、金星、地球和火星的軌道。參宿四質(zhì)量的計算范圍約為太陽質(zhì)量的10倍到20倍。由于各種原因，它的距離一直很難測量；目前的最佳估計是距離太陽大約640到724光年——對于相對較近的恒星來說，這是一個相對較大的不確定性。它的絕對星等約從-5.27到-6.27等。1920年，參宿四成為第一顆測量光球角大小的太陽系外恒星。隨后的研究報道了角直徑（即表觀尺寸）范圍為 0.042至0.056 角秒;該確定范圍歸因于非球形、肢體變暗、脈動和不同波長下的不同外觀。它還被一個復(fù)雜的、不對稱的包膜所包圍，大約是恒星大小的250倍，這是由恒星本身的質(zhì)量損失引起的。地球觀測到的參宿四角直徑僅次于劍魚座R（R Doradus）和太陽的角直徑。
參宿四的年齡只有800萬到850萬年，由于其巨大的質(zhì)量而迅速演化，已經(jīng)接近其生命周期的終點(diǎn)，在未來百萬年的某個時刻，它會以超新星爆炸結(jié)束其演化，并釋放出形成新一代恒星所需的物質(zhì)。當(dāng)參宿四爆炸時，它將像半月一樣明亮，持續(xù)三個多月。這顆失控的恒星從其出生地獵戶座OB1星協(xié)（包括獵戶座帶中的恒星）噴出后，被觀察到以30公里/秒的速度在星際介質(zhì)中國移動通信集團(tuán)，產(chǎn)生了超過4光年寬的弓形激波。
參宿四的亮度變化在近年受到大家的廣泛關(guān)注，參宿四開始明顯變暗，到2020年2月中旬，它的亮度下降了大約3倍，從0.5星等下降到1.7星等。然后它恢復(fù)到更正常的亮度范圍，在 2023年4月達(dá)到 0.0 視覺和 0.1 V 波段星等的峰值。紅外觀測發(fā)現(xiàn)，在過去的50年里，光度沒有顯著變化，這表明變暗是由于恒星周圍消光的變化，而不是更根本的變化。使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的一項研究表明，遮擋塵埃是由表面物質(zhì)拋射產(chǎn)生的;這種物質(zhì)被拋在距離恒星數(shù)百萬英里的地方，然后冷卻形成導(dǎo)致變暗的塵埃。
命名
參宿四的英語名稱（betelgeuse）來源于阿拉伯語???????Yad al-Jawzā'（即獵戶座之手）。13世紀(jì)將阿拉伯語首字母yā'（?）讀作bā'的錯誤導(dǎo)致了歐洲名稱的出現(xiàn)。betelgeuse一詞最早由約瑟夫·尤斯圖斯·斯卡利格 （Joseph Justus scaliger）構(gòu)建，并被約翰·拜耳（Johann Bayer）收錄于《天王星圖》（Uranographia，1603）一書中。這是一本有影響力的恒星圖譜，介紹了用希臘或拉丁語字母命名恒星。從此開始，betelgeuse這個名字就開始流傳。2016年，國際天文學(xué)聯(lián)合會組織了一個恒星名稱工作組（WGSN），對恒星的專有名稱進(jìn)行編目和標(biāo)準(zhǔn)化。該工作組于2016年7月發(fā)布的第一份公告公布了前兩批獲批名稱，其中包括參宿四（betelgeuse）。參宿四（betelgeuse）現(xiàn)在在國際天文學(xué)聯(lián)合會的恒星名稱目錄中。
參宿四的其他名稱包括波斯語 “Ba?n”（意思為手臂）和科普特克拉里亞“Klaria”（意思為臂章）。 參宿四的梵語名稱是 ārdrā（意思為潮濕的人）。 在中國傳統(tǒng)天文學(xué)中，參宿四的意思是參宿星座的第四顆星，參宿最初指的是獵戶座腰帶中的三顆星。這個星座最終擴(kuò)展到十顆星。在日本，平氏或平家采用參宿四及其紅色作為其象征，稱參宿四為平家星（Heike-boshi）。在大溪地傳說中，參宿四是支撐天空的柱子之一，被稱為Ana-varu，意思是可以坐的柱子。它也被稱為Ta'urua-nui-o-Mere，意思是父母渴望的盛大節(jié)日。夏威夷語中對它的稱呼是“燦爛的紅星”（Kaulua-koko）。中美洲的拉坎登人稱它為“紅蝴蝶”（ch?k tulix）。天文學(xué)家小羅伯特·伯納姆（Robert Burnham Jr.）為這顆恒星提出了“帕帕拉達(dá)沙”（padparadaschah）一詞，意思為印度一種罕見的橙色藍(lán)寶石。
發(fā)現(xiàn)歷史
古代觀測
自古以來，人們一直有注意到參宿四和它的紅色。古代天文學(xué)家克羅狄斯·托勒密描述了其顏色為?π?κιρρο?（hypókirrhos，或多或少的橙色和黃褐色）。這一術(shù)語后來被《兀魯伯天文表》《Zij-i Sultani》（兀魯貝格（Ulugh Beg）1438年至1439年出版的天文表和星表）的譯者稱為rubedo，即拉丁語中的“紅潤”。19世紀(jì)，現(xiàn)代恒星分類系統(tǒng)出現(xiàn)之前，安杰洛·塞奇（Angelo Secchi）將參宿四列為他所定義的III類（橙色到紅色）恒星的典型代表之一。另外，比克羅狄斯·托勒密早三個世紀(jì)的中國天文學(xué)家觀察到參宿四呈現(xiàn)黃色。如果中國天文學(xué)家的觀測結(jié)果準(zhǔn)確無誤，這意味著在那個特定時期，參宿四是一顆黃超巨星。根據(jù)目前對這類恒星所處的復(fù)雜星際環(huán)境的研究，這是一個具有可信度的可能性。
近代觀測
至少1000年來，南澳大利亞州的原住民群體一直分享著參宿四亮度變化的口頭故事。
1836年，約翰·赫歇爾爵士（Sir John Herschel）首次在《天文學(xué)大綱》（Outlines of Astronomy）中描述了參宿四的光度變化。1836年到1840年間，他注意到參宿四的亮度在1837年10月和1839年11月發(fā)生了顯著的變化，一度超過參宿七（Rigel）。接下來是10年的靜止期；然后在1849年，威廉·赫歇爾注意到參宿四另一個短周期的亮度變化，在1852年達(dá)到高峰。后來的觀察者記錄了這次亮度異常變化的最大值。1957年到1967年期間參宿四的亮度則只有小的變化。美國可變星觀測者協(xié)會（AAVSO）的記錄顯示，1933年和1942年參宿四的最大亮度為0.2等，1927年和1941年觀察到的最小亮度為1.2等。這種亮度的變化常被人錯誤地用來解釋為什么約翰·拜爾在1603年出版的《測天圖》中將該星標(biāo)注為α，因?yàn)樗赡芸梢耘c通常更亮的null（Beta Orionis）相媲美。在北極，因紐特人認(rèn)為參宿四比null更亮。參宿四在當(dāng)?shù)氐钠渲幸粋€名稱是“大星”（Ulluriajjuaq）。
在1920年，阿爾伯特·A·邁克爾遜（Albert A. Michelson）和弗朗西斯·G·皮斯（Francis G. Pease），在約翰·安德森的協(xié)助下，于威爾遜山天文臺的2.5米（100寸）望遠(yuǎn)鏡前安裝了一個六米（20尺）的干涉儀，得到參宿四角直徑為0.047″，基于當(dāng)時0.018″的視差，得出參宿四的直徑為3.84×108 km（2.58 AU）。然而，由于邊緣變暗和測量誤差導(dǎo)致這次測量的準(zhǔn)確性存在不確定性。
20世紀(jì)70年代，安托萬·拉貝里（Antoine Labeyrie）發(fā)明的散斑干涉測量法，這一技術(shù)顯著減少了天文觀測造成的模糊效應(yīng)，提高了地面望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)分辨率，從而可以對參宿四的光球層進(jìn)行更精確的測量。天體物理學(xué)家開始觀察參宿四這顆超巨星周圍復(fù)雜的星周殼層，他們懷疑存在由恒星大氣對流產(chǎn)生的巨大氣泡。20世紀(jì)80年代末和90年代初，可見光和紅外成像技術(shù)取得突破，參宿四才成為孔徑掩蔽干涉測量的常規(guī)目標(biāo)。新技術(shù)采用在望遠(yuǎn)鏡光瞳平面上覆蓋一張有幾個孔的小掩模，將孔徑轉(zhuǎn)換為一個特設(shè)干涉陣列。這項技術(shù)對參宿四進(jìn)行了一些最準(zhǔn)確的測量，同時揭示了該恒星光球上的亮點(diǎn)。利用該技術(shù)可以獲得太陽以外恒星盤的第一張光學(xué)和紅外圖像。首先從地面用干涉儀拍攝，后來使用COAST的高分辨率望遠(yuǎn)鏡來拍攝。這些儀器觀測到的“亮斑”或“熱點(diǎn)”似乎證實(shí)了卡爾·史瓦西幾十年前提出的大質(zhì)量對流單元主導(dǎo)恒星表面的理論。
1995年，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的微弱物體相機(jī)捕獲了一張參宿四的紫外線圖像，其分辨率優(yōu)于地面干涉儀獲得的分辨率。這是人類獲得的除太陽以外恒星圓盤的第一張常規(guī)望遠(yuǎn)鏡圖像。與之前的照片一樣，這張圖像包含一個明亮的斑塊，表明西南象限一個區(qū)域的溫度比恒星表面的2000K更高。 隨后用戈達(dá)德高分辨率光譜儀拍攝的紫外光譜表明，該熱點(diǎn)是參宿四的旋轉(zhuǎn)極點(diǎn)之一。這將使自轉(zhuǎn)軸與地球方向的傾斜度約為20°，與天北的位置角約為55°。
2000年代觀測
在2000年12月發(fā)表的一項研究中，用紅外空間干涉儀（ISI）在中紅外波長下測量了參宿四的直徑，得出了55.2±0.5 mas的邊緣變暗估計值，這一數(shù)字與80年前邁克爾遜的發(fā)現(xiàn)完全一致。 在該研究發(fā)表時，依巴谷高精視差測量衛(wèi)星（Hipparcos）的估計視差為 7.63±1.64mas，得出參宿四的估計半徑為3.6AU。然而，2009年發(fā)表的一項紅外干涉研究宣布，自1993年以來，參宿四以越來越快的速度縮小了15%，而視星等卻沒有顯著減少。隨后的觀測表明，這種明顯的收縮可能是由于恒星擴(kuò)展大氣中的殼層活動所致。
除了這顆恒星的直徑之外，人們還對參宿四擴(kuò)展大氣層的復(fù)雜動力學(xué)假說提出了質(zhì)疑。隨著恒星的形成和毀滅，構(gòu)成星系的質(zhì)量會呈現(xiàn)循環(huán)狀態(tài)，紅超巨星是主要貢獻(xiàn)者，但質(zhì)量損失的過程仍然是一個謎。 隨著干涉測量方法的進(jìn)步，天文學(xué)家可能接近解決這個難題。2009年7月，歐洲南方天文臺發(fā)布的地面甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀（VLTI）拍攝的圖像顯示，大量的氣體從恒星延伸到30AU周圍的大氣層中。這種物質(zhì)拋射距離等于太陽和海王星之間的距離，是參宿四周圍大氣中發(fā)生的多個事件之一。天文學(xué)家已經(jīng)確定了參宿四周圍至少有6種不同的殼層活動。解開恒星演化后期質(zhì)量損失的謎團(tuán)可能會揭示導(dǎo)致這些恒星巨星爆炸性死亡的那些因素。
2019年-2020年觀測
參宿四是一顆脈動的半規(guī)則變星，由于其大小和溫度的變化，其亮度會經(jīng)歷多次增加和減少的循環(huán)。最早注意到參宿四變暗的天文學(xué)家是維拉諾瓦大學(xué)的天文學(xué)家理查德·瓦薩托尼克和愛德華·吉南，以及業(yè)余愛好者托馬斯·考爾德伍德，認(rèn)為正常5.9年光周期最小值和比正常425天周期更深的巧合是驅(qū)動因素。其他可能原因?yàn)闅怏w或塵埃的噴發(fā)或恒星表面亮度的波動。
2020年8月，科學(xué)家們利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡太空望遠(yuǎn)鏡的紫外線觀測，對參宿四進(jìn)行了長期而廣泛的研究，表明這種意外的變暗可能是由大量超高溫物質(zhì)噴射到太空中引起的。物質(zhì)冷卻后形成塵埃云，阻擋了來自參宿四表面約四分之一的星光。哈勃望遠(yuǎn)鏡在9月、10月和11月捕捉到了致密、受熱物質(zhì)在恒星大氣層中國移動通信集團(tuán)的跡象，隨后其他幾臺望遠(yuǎn)鏡在12月和2020年前幾個月觀察到參宿四在更明顯地變暗。
2020年1月，參宿四的星等從0.5等變暗到1.5等，暗了大約2.5倍，據(jù)《天文學(xué)家電報》報道，2月參宿四以最低亮度+1.614等創(chuàng)最暗紀(jì)錄，并指出該恒星目前是他們研究的25年中“最不亮、最冷”的恒星，還計算出半徑的減小。《天文學(xué)》雜志將其描述為“奇怪的變暗”，而人們普遍猜測這可能預(yù)示著一顆即將到來的超新星。這使參宿四從天空中最亮的前十顆星之一降到了前20顆星之外，明顯比它的近鄰畢宿五暗。主流媒體報道討論了參宿四可能即將爆炸成為超新星的猜測。但天文學(xué)家預(yù)測，參宿四的超新星爆炸不太可能在近期內(nèi)發(fā)生，而更有可能在未來十萬年內(nèi)發(fā)生。
到2020年2月17日，參宿四的亮度已連續(xù)約10日保持穩(wěn)定，顯示出該恒星可能正在重塑的跡象。在2020年2月22日，參宿四可能已經(jīng)完全停止變暗，幾乎結(jié)束了變暗事件。2020年2月24日，有研究指出在過去的五十年間，未觀察到參宿四在紅外線波段的顯著變化。這一現(xiàn)象似乎與恒星近期的視覺亮度下降無關(guān)，從而暗示著核心塌縮事件的發(fā)生可能性較低。同樣在2020年2月24日，進(jìn)一步的研究表明，遮擋“大顆粒星周塵埃”可能是恒星變暗的最可能解釋。一項使用亞毫米波長觀測的研究排除了灰塵吸收的重大貢獻(xiàn)。相反，大的星點(diǎn)似乎是變暗的原因。2020年3月31日，《天文學(xué)家電報》報道了后續(xù)研究，發(fā)現(xiàn)參宿四的亮度迅速上升。
參宿四在5月至8月間幾乎無法從地面觀測到，因?yàn)樗x太陽太近了。在進(jìn)入2020年與太陽會合之前，參宿四的亮度已達(dá)到+0.4等。2020年6月和7月使用STEREO-a航天器進(jìn)行的觀測顯示，自4月最后一次地面觀測以來，該恒星的亮度已變暗至0.5等。這令人驚訝，因?yàn)轭A(yù)計2020年8月/9月將出現(xiàn)最大值，下一個最小值將出現(xiàn)在2021年4月左右。然而，眾所周知，參宿四的亮度變化不規(guī)律，這使得預(yù)測變得困難。衰落可能表明另一個調(diào)光事件可能發(fā)生得比預(yù)期的要早得多。2020年8月30日，天文學(xué)家報告探測到參宿四發(fā)射的第二團(tuán)塵埃云，這與該恒星最近的光度大幅變暗（8月3日的次極小值）有關(guān)。
2021年6月，塵埃被解釋為可能是由其光球上的一塊冷斑引起的，8月，第二個獨(dú)立小組證實(shí)了這些結(jié)果。塵埃被認(rèn)為是恒星噴出的氣體冷卻的結(jié)果。2022年8月使用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的一項研究證實(shí)了之前的研究，并表明塵埃可能是由表面質(zhì)量噴射產(chǎn)生的。它還推測，變暗可能來自于一個短期最小值與一個長期最小值重合，分別產(chǎn)生一個大最小值、416天周期和2010天周期，這是天文學(xué)家L·戈德堡首次提出的機(jī)制。2023年4月，天文學(xué)家報告稱，這顆恒星達(dá)到了0.0視星等和0.1V波段星等的峰值。
物理特性
參宿四是一顆非常大、明亮但很酷的恒星，被歸類為M1-M2Ia-ab紅超巨星。這個名稱中的字母“M”意味著它是一顆屬于M光譜類的紅星，因此具有相對較低的光球溫度;“Ia-ab”后綴光度等級表明它是一顆中等光度超巨星，其性質(zhì)介于普通超巨星和發(fā)光超巨星之間。自1943年以來，參宿四的光譜一直是其他恒星分類的穩(wěn)定錨點(diǎn)之一。
恒星表面溫度、直徑和距離的不確定性使得很難精確測量參宿四的光度，但2012年的研究引用了大約126,000L ☉ 的光度，假設(shè)距離為200pc 。自2001年以來的研究報告的有效溫度范圍為3250至3690K，以前曾報道過超出此范圍的值，并且由于大氣中的脈動，大部分變化被認(rèn)為是真實(shí)的。 這顆恒星也是一個緩慢的自轉(zhuǎn)體，最近記錄的速度是 5.45km/s——比心宿二的自轉(zhuǎn)速度慢得多，心宿二的自轉(zhuǎn)速度為 20km/s 。自轉(zhuǎn)周期取決于參宿四的大小和與地球的朝向，但據(jù)計算，它需要36年才能繞其軸線旋轉(zhuǎn)一周，與地球的自轉(zhuǎn)軸線成60°傾斜。
2004年，天文學(xué)家使用計算機(jī)模擬推測，即使參宿四不旋轉(zhuǎn)，它也可能在其擴(kuò)展的大氣層中表現(xiàn)出大規(guī)模的磁活動，即便受到中等強(qiáng)度的磁場也可能對恒星的塵埃、風(fēng)和質(zhì)量損失特性產(chǎn)生有意義的影響。2010年，伯納德·利奧特望遠(yuǎn)鏡在日中峰天文臺（Pic du Midi Observatory）進(jìn)行的一系列光譜偏振觀測顯示，參宿四表面存在微弱的磁場，這表明超巨星的巨大對流運(yùn)動能夠引發(fā)小規(guī)模發(fā)電機(jī)效應(yīng)的產(chǎn)生。
直徑
1920年12月13日，參宿四成為太陽系外第一顆測量其光球角大小的恒星。盡管干涉測量仍處于起步階段，但實(shí)驗(yàn)被證明是成功的。研究人員使用均勻的圓盤模型，確定參宿四的直徑為 0.047″，盡管由于肢體變暗，恒星圓盤可能大了17%，因此估計其角直徑約為0.055″。此后，其他研究得出的角直徑從0.042″到0.069″不等。將這些數(shù)據(jù)與180ly至815ly的歷史距離估計相結(jié)合，可以得出恒星盤的預(yù)測半徑在1.2AU到8.9 AU之間。以太陽系為例，火星的軌道約為 1.5 AU，小行星帶中的谷神星為 2.7 AU，木星為 5.5 AU。因此，假設(shè)參宿四占據(jù)了太陽的位置，它的光球?qū)涌赡軙由斓侥拘擒壍乐猓珶o法確定是否會遠(yuǎn)達(dá)土星的9.5 AU。
由于以下幾個原因，很難定義精確的直徑：
通常報道的大型冷恒星的半徑是羅瑟蘭半徑，定義為光球在特定光學(xué)深度為三分之二處的半徑。這對應(yīng)于根據(jù)有效溫度和輻射熱光度計算得出的半徑。在對邊緣暗化和觀測波長進(jìn)行修正后，羅斯蘭半徑與直接測量的半徑有所不同。例如，測得的角直徑為 55.6mas，對應(yīng)于羅瑟蘭的平均直徑為56.2mas，而對周圍塵埃和氣殼的存在進(jìn)行進(jìn)一步校正將得到 的直徑為41.9mas。
為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員采用了各種解決方案。天文干涉測量由希波呂特·菲索（Hippolyte Fizeau）于1868年首次構(gòu)思，是一個開創(chuàng)性的概念，它使現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡有了重大改進(jìn)，并導(dǎo)致了1880年代邁克爾遜干涉儀的誕生，并首次成功測量參宿四的直徑。 正如人類的深度知覺在兩只眼睛而不是一只眼睛感知物體時增加一樣，希波呂特·菲索提出通過兩個孔而不是一個孔來觀察恒星，以獲得干涉，從而提供有關(guān)恒星空間強(qiáng)度分布的信息。科學(xué)發(fā)展迅速，現(xiàn)在使用多孔徑干涉儀來捕獲斑點(diǎn)圖像，這些圖像使用傅里葉分析合成（一種廣泛用于審視天體的方法，包括研究聯(lián)星、類星體、小行星和星系核）以產(chǎn)生高分辨率的肖像，可以將多個位置的影像彼此重疊。通過這種技術(shù)，觀測到參宿四表面存在一打左右米粒斑，單個米粒斑直徑可達(dá)1.8×10^8 km或更大，深度約6×10^6 km，其紅巨星包層因溫度和密度低導(dǎo)致對流效率極低。正是這種方法確定了1990年代參宿四的熱點(diǎn)。其他技術(shù)突破包括自適應(yīng)光學(xué)、依巴谷衛(wèi)星、 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（Hubble）、斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡（Spitzer）以及天文多 BEam重組器（AMBER），它同時組合了三臺望遠(yuǎn)鏡的光束，使研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)毫弧秒的空間分辨率。
在電磁波譜的不同區(qū)域（可見光、近紅外（NIR）、中紅外（MIR）或無線電）進(jìn)行觀測會產(chǎn)生截然不同的角度測量值。1996年，參宿四被證明具有均勻的 56.6±1.0?mas圓盤。2000年，一個空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊測量了54.7±0.3mas的直徑，其中忽略了熱點(diǎn)可能帶來的影響，因?yàn)闊狳c(diǎn)在中紅外光譜中并不明顯。此外，理論上還考慮了邊緣變暗的因素，得出的直徑為55.2±0.5mas，較早的估計值相當(dāng)于大約5.6AU或者1200R☉的半徑，假設(shè)2008年的哈珀距離為197.0±45pc，這個數(shù)字與 木衛(wèi)三軌道的5.5 AU大小大致相當(dāng)。
2004年，由巴黎天文臺佩蘭（Guy Perrin）領(lǐng)導(dǎo)的一組研究近紅外的天文學(xué)家宣布，對有爭議的參宿四光球半徑的更精確測量結(jié)果為43.33±0.04mas。該研究還解釋了為什么從可見光到中紅外線的不同波長會產(chǎn)生不同的直徑：這顆恒星是通過厚厚的、溫暖的延伸大氣層看到的。在短波長（可見光譜）下，大氣層會散射光，從而略微增加恒星的直徑；而波長在1.3μm以上的散射則可以忽略不計。在近紅外波長（K和L波段）下，上層的大氣層幾乎是透明的，散射也可以忽略不計，因此可以直接看到經(jīng)典的光球，此時恒星的直徑最小；在中紅外線中，熱輻射溫暖大氣層導(dǎo)致視直徑增加。相關(guān)參數(shù)還未獲得天文學(xué)家廣泛的支持。
2009年發(fā)表的IOTA和VLTI研究有力地支持了參宿四周圍塵埃殼和分子殼（MOLsphere）的想法，并產(chǎn)生了直徑范圍從42.57-44.28mas到相對較小的誤差范圍。 2011年，近紅外線的第三次估計證實(shí)了2009年的數(shù)字，這次顯示肢體變暗的圓盤直徑為 42.49±0.06?mas。在距離152±20pc處的近紅外光球直徑約43.33mas，相當(dāng)于3.4AU或730R☉。2014年的一篇論文使用甚大望遠(yuǎn)鏡I AMBER儀器進(jìn)行的H和K波段觀測得出了角直徑42.28mas（相當(dāng)于41.01mas均勻圓盤）。
參宿四的半徑從1993年到 2009年縮小了15%，2008年的角度測量值為47.0mas。與大多數(shù)早期論文不同，這項研究使用了15年內(nèi)一個特定波長的測量值；而早期研究通常僅持續(xù)1~2年，且多在多種波長上開展，往往會得出截然不同的結(jié)果。參宿四表觀尺寸的縮小相當(dāng)于1993年的56.0±0.1mas到2008年的47.0±0.1mas之間的數(shù)值范圍——15年內(nèi)收縮了近0.9 AU。觀測到的收縮通常被認(rèn)為是參宿四周圍延伸大氣的一部分的變化，而其他波長的觀測表明，在類似的時期內(nèi)直徑有所增加。參宿四的最新模型采用的光球角直徑約為43mas，多個外殼的直徑可達(dá)50- 60mas。假設(shè)距離為197pc，這意味著參宿四直徑為887±203R☉。參宿四曾被認(rèn)為是僅次于太陽的天空中角直徑最大的恒星，直到1997年，天文學(xué)家們測量了劍魚座R（R Doradus）的角直徑。劍魚座R（R Doradus）的角直徑為57.0±0.5mas，盡管其線性直徑大約是參宿四的三分之一，但劍魚座R（R Doradus）離地球比參宿四更近了約200ly，在地球上觀察劍魚座R（R Doradus）的角直徑才比參宿四的角直徑更大。
質(zhì)量
參宿四沒有已知的軌道伴星，所以它的質(zhì)量不能用直接的方法計算。較早的研究結(jié)果為5M⊙-30M⊙，而根據(jù)現(xiàn)代理論建模得出的質(zhì)量估計值為9.5M⊙-21M⊙。根據(jù)參宿四的太陽光度90000L☉-150000L☉計算，其初始質(zhì)量為 15-20 M☉。 2011年提出了一種確定這顆超巨星質(zhì)量的新方法，認(rèn)為目前的恒星質(zhì)量為11.6M⊙，上限16.6M⊙，下限為7.7M⊙，基于從窄H波段干涉測量法觀測到恒星的強(qiáng)度分布，并使用大致4.3AU或955±217R ☉ 的光球測量。模型擬合演化軌跡給出的當(dāng)前質(zhì)量為19.4M⊙-19.7M⊙，初始質(zhì)量為20M⊙。
變異性
參宿四被歸類為半規(guī)則變星，表明在亮度變化中有一些周期性，但振幅可能會有所不同，周期可能具有不同的長度，并且可能會有停滯或不規(guī)則的時期。它被放置在子組 SRc中;這些是脈動的紅超巨星，振幅約為一等，周期從幾十天到幾百天不等。
參宿四通常只顯示接近+0.5星等的微小亮度變化，盡管在極端情況下，它可以變得像0.0星等一樣亮，也可以像+1.6星等一樣微弱。參宿四被列入變星總目錄，可能周期為2335天。更詳細(xì)的分析顯示，主要周期接近400天，短期為185天，較長的次要周期約為2100天。2020年2月報告了最低可靠記錄為V波段+1.614星等。
紅超巨星的徑向脈動被很好地模擬，并表明幾百天的周期通常是由于基音脈動和第一泛音脈動。參宿四光譜中的線顯示多普勒頻移，表明徑向速度變化非常粗略地對應(yīng)于亮度變化。盡管沒有相應(yīng)清楚的溫度和光譜變化，但這證明了脈動大小的性質(zhì)。參宿四直徑的變化也被直接測量。已經(jīng)觀測到185天的第一次泛音脈動，基音周期與泛音周期的比率提供了有關(guān)恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其年齡的寶貴信息。
長次級周期的來源尚不清楚，但不能用徑向脈動來解釋。參宿四的干涉觀測顯示，熱點(diǎn)被認(rèn)為是由大規(guī)模對流單元產(chǎn)生的，占恒星直徑的很大一部分，每個熱點(diǎn)發(fā)出的熱量占恒星總光的5-10%。解釋長次級周期的一種理論是，它們是由這種對流單元的進(jìn)化與恒星的旋轉(zhuǎn)相結(jié)合引起的。其他理論包括緊密的二元相互作用、影響質(zhì)量損失的色球磁活動或非徑向脈動，如g模式。除了離散的顯性周期外，還可以看到小振幅隨機(jī)變化。有人提出，這是由于粒化作用造成的，類似于太陽上的相同效應(yīng)，但規(guī)模要大得多。
其他特性
在恒星演化的后期，像參宿四這樣的大質(zhì)量恒星表現(xiàn)出很高的質(zhì)量損失率，可能高達(dá)1M⊙/10000年 ，就會產(chǎn)生一個不斷變化的復(fù)雜星周環(huán)境。在2009年的一篇論文中，恒星質(zhì)量損失被認(rèn)為是“理解宇宙從最早的宇宙學(xué)時代到當(dāng)前時代，以及行星形成和生命本身形成的關(guān)鍵”。然而，其物理機(jī)制尚不清楚。當(dāng)馬丁·史瓦西（Martin Schwarzschild）首次提出他的大對流細(xì)胞理論時，他認(rèn)為這是參宿四等演化超巨星質(zhì)量損失的可能原因。 最近的工作證實(shí)了這一假設(shè)，但關(guān)于它們的對流結(jié)構(gòu)、質(zhì)量損失的機(jī)制、塵埃在大氣中形成的方式以及促成它們戲劇性地成為II型超新星的條件仍然存在不確定性。2001年，格雷厄姆·哈珀（Graham Harper）估計恒星風(fēng)為0.03 M⊙每10000年 ，但自2009年以來的研究已經(jīng)提供了偶發(fā)質(zhì)量損失的證據(jù)，這使得參宿四的任何總數(shù)都不確定。目前的觀測表明，像參宿四這樣的恒星可能會在其生命的一部分時間里成為紅超巨星，但隨后會穿過H-R圖，再次經(jīng)過短暫的黃色超巨星階段，然后爆炸為藍(lán)色超巨星或沃爾夫·拉葉星。
天文學(xué)家可能即將解開這個謎團(tuán)。他們注意到一大股氣體延伸了至少六倍于參宿四半徑，這表明參宿四并沒有向各個方向均勻地脫落物質(zhì)。氣流的存在意味著恒星光球的球?qū)ΨQ性，通常在紅外線中觀察到，在其近距離環(huán)境中沒有保留。據(jù)報道，在不同波長下，恒星盤上的不對稱性。然而，由于歐洲南方天文臺的超大望遠(yuǎn)鏡（甚大望遠(yuǎn)鏡）上自適應(yīng)光學(xué)器件（NACO）的改進(jìn)功能，這些不對稱性已成為焦點(diǎn)。可能導(dǎo)致這種不對稱質(zhì)量損失的兩種機(jī)制是大規(guī)模對流單元或極性質(zhì)量損失，可能是由于旋轉(zhuǎn)造成的。在利用歐洲南方天文臺天文多 BEam重組器（AMBER）進(jìn)行更深入的探測后，研究人員發(fā)現(xiàn)參宿四擴(kuò)展大氣中的氣體在劇烈地上下運(yùn)動，產(chǎn)生了與超巨星本身一樣大的氣泡，從而得出結(jié)論:皮埃爾?科維拉(Pierre Kervella)觀察到的大規(guī)模羽流噴射背后就是這種恒星動蕩。
表面特性
除了光球層，參宿四大氣層的其他六個組成部分現(xiàn)在已經(jīng)被確認(rèn)。它們是一個分子環(huán)境，也稱為MOLsphere，一個氣體外殼，一個色球層，一個塵埃環(huán)境和兩個由一氧化碳（CO）組成的外殼（S1和S2）。已知這些元件中的一些是不對稱的，而另一些是重疊的。
在光球上方約0.45恒星半徑（~2-3 AU）處，可能存在一個被稱為MOLsphere或分子環(huán)境的分子層。研究表明，它由水蒸氣和一氧化碳組成，有效溫度約為1500±500 K。20世紀(jì)60年代的兩個平流層望遠(yuǎn)鏡項目中，科學(xué)家們首次在參宿四的光譜中探測到了水蒸氣的存在。MOLsphere也可能含有SiO和Al2O3——這些分子可以解釋灰塵顆粒的形成。不對稱的氣體包層是另一個較冷的區(qū)域，從光球層延伸了幾個半徑（約10–40 AU）。相對于碳，它富含氧和氮。這些成分異常很可能是由參宿四內(nèi)部的CNO循環(huán)引起的。
1998年拍攝的射電望遠(yuǎn)鏡圖像證實(shí)，參宿四的大氣層非常復(fù)雜，表面的溫度為3450±850 K，與恒星表面記錄的溫度相似，但遠(yuǎn)低于同一區(qū)域的周圍氣體。VLA圖像還顯示，這種較低溫度的氣體在向外延伸時逐漸冷卻。雖然出乎意料，但它是參宿四大氣層中最豐富的成分。研究小組組長Jeremy Lim解釋說：“這改變了我們對紅超巨星大氣層的基本理解，由于恒星表面附近的氣體被加熱到高溫，恒星的大氣層沒有均勻膨脹，現(xiàn)在看來，幾個巨大的對流細(xì)胞將氣體從恒星表面推進(jìn)大氣層。”這與皮埃爾?科維拉(Pierre Kervella)2009年發(fā)現(xiàn)的明亮羽流（可能含有碳和氮，并在恒星西南方向延伸至少六個光球半徑）存在的區(qū)域相同。
色球層是由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡上的微弱物體相機(jī)在紫外線波長下直接成像的。這些圖像還顯示了恒星盤西南象限的一個明亮區(qū)域。1996年色球?qū)拥钠骄霃郊s為光盤的2.2倍（~10 AU），據(jù)報道其溫度不高于5500K。然而，在2004年，哈勃高精度分光光度計STIS的觀測表明，在距離恒星至少一角秒的地方存在溫暖的色球?qū)?a href="/hebeideji/7259258691193569338.html">等離子體。在197pc的距離上，色球?qū)拥拇笮】赡芨哌_(dá)200AU。觀測結(jié)果最終證明，溫暖的色球?qū)拥入x子體在空間上與參宿四氣體外殼中的冷氣體以及星周塵埃殼中的塵埃重疊并共存。
1977年，人們首次提出了圍繞參宿四的塵埃殼的說法，當(dāng)時人們注意到成熟恒星周圍的塵埃殼經(jīng)常發(fā)出超過光球貢獻(xiàn)的大量輻射。使用外差干涉測量法，得出的結(jié)論是，這顆紅超巨星的大部分多余輻射來自12個恒星半徑以外的位置，或者大約是柯伊伯帶在50-60AU的距離，這取決于假設(shè)的恒星半徑。從那時起，人們一直在不同波長下對這種塵埃包層進(jìn)行研究，得出了截然不同的結(jié)果。1990年代的研究估計，塵埃殼的內(nèi)半徑在0.5到1.0角秒之間，即100-200AU。這些研究指出，參宿四周圍的塵埃環(huán)境不是靜止的。1994年，據(jù)報道，參宿四經(jīng)歷了長達(dá)數(shù)十年的零星塵埃產(chǎn)生，隨后不活動。1997年，人們注意到塵埃殼在一年內(nèi)的形態(tài)發(fā)生了顯著變化，這表明塵埃殼受到恒星輻射場的不對稱照射,該輻射場受到光球熱點(diǎn)存在的強(qiáng)烈影響。1984年關(guān)于一個巨大的不對稱塵埃殼1pc（206265?AU）的報告沒有得到最近研究的證實(shí)，盡管同年發(fā)表的另一項研究稱，發(fā)現(xiàn)了三個塵埃殼，從衰變恒星的一側(cè)延伸了4pc，這表明參宿四在移動時會脫落外層。
盡管兩個外層一氧化碳（CO）外殼的確切尺寸仍然難以確定，但初步估計表明，一個外殼的延伸范圍約為1.5至4.0角秒，另一個外殼則延伸至7.0角秒。假設(shè)木星軌道5.5AU為恒星半徑，內(nèi)殼層的恒星半徑約為50至150恒星半徑（約300至800AU），外殼層將延伸至250恒星半徑（1400AU），且這兩個殼層的膨脹速度分別約為每秒鐘11千米和17千米。據(jù)估計，太陽的日頂約為100AU，因此這個外殼的大小幾乎是太陽系的14倍。
運(yùn)動速度
參宿四以30km/s（即~ 6.3AU/a）的速度穿過星際介質(zhì)，產(chǎn)生弓形激波。這種沖擊不是由恒星產(chǎn)生的，而是由其強(qiáng)大的恒星風(fēng)產(chǎn)生的，因?yàn)樗?7km/s的速度向星際介質(zhì)中噴出大量氣體，加熱恒星周圍的物質(zhì)，從而使弓形激波在紅外光中可見。由于參宿四非常明亮，直到1997年才首次對弓形激波進(jìn)行成像。如果這顆恒星與太陽系的643光年的估計距離是準(zhǔn)確的，這一結(jié)構(gòu)至少有一秒差距寬。
2012年對弓形激波進(jìn)行的流體動力學(xué)模擬表明，它非常年輕——不到30000年——這表明有兩種可能性：參宿四最近才進(jìn)入具有不同性質(zhì)的星際介質(zhì)區(qū)域，或者參宿四經(jīng)歷了重大轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生了新的恒星風(fēng)。2012年的一篇論文提出，這種現(xiàn)象是由參宿四從藍(lán)超巨星（BSG）過渡到紅超巨星（RSG）引起的。有證據(jù)表明，在參宿四這樣的恒星的晚期演化階段，這些恒星“可能會在赫茲普朗-羅素圖上經(jīng)歷從紅色到藍(lán)色的快速轉(zhuǎn)變，反之亦然，并伴隨著恒星風(fēng)和弓形激波的快速變化”。此外，如果未來的研究證實(shí)了這一假設(shè)，參宿四可能被證明作為一顆紅超巨星，其傳播距離接近200000AU，沿著它的軌跡散射距離高達(dá)3M⊙。
形成與演化
參宿四的運(yùn)動很復(fù)雜。初始質(zhì)量為20M⊙的M類超巨星的年齡約為1000萬年。從它現(xiàn)在的位置和運(yùn)動開始，回到過去的投影將使參宿四離銀河系平面約290秒差距——這是一個難以置信的位置，因?yàn)槟抢餂]有恒星形成區(qū)域。此外，參宿四的預(yù)測路徑似乎沒有與25獵戶座亞星團(tuán)或更年輕的獵戶座星云星團(tuán)（ONC，也稱為Ori OB1d）相交，特別是因?yàn)槌L基線陣列天體測量得出了從參宿四到獵戶座星云星團(tuán)的距離在389到414秒差距之間。因此，參宿四目前在太空中的運(yùn)動可能并不總是如此，可能是它附近恒星發(fā)生了爆炸，使它在某個時候改變了航向。赫歇爾太空天文臺在2013年1月的一項觀測顯示，參宿四的氣流正在撞擊周圍的星際介質(zhì)。
參宿四最有可能的恒星形成情況是，它是一顆來自獵戶座OB1星協(xié)的失控恒星，還屬于獵戶腰帶中參宿一、參宿二、參宿三等O和B型晚期恒星組成的集團(tuán)。參宿四最初是獵戶座OB1a（Ori OB1a）中一個高質(zhì)量多重系統(tǒng)的成員，可能形成于大約1000萬至1200萬年前，但由于其高質(zhì)量而迅速進(jìn)化。2015年，H.布伊(H. Bouy)和J.阿爾維斯（J. Alves） 建議參宿四可能是新發(fā)現(xiàn)的金牛座OB星協(xié)的成員。
生命階段
參宿四是一顆紅超巨星，由O型主序星演化而來。它的核心最終會塌，產(chǎn)生超新星爆炸，留下緊湊的殘骸。細(xì)節(jié)取決于主序星的確切初始質(zhì)量和其他物理性質(zhì)。
主序星階段
參宿四的初始質(zhì)量只能通過測試不同的恒星進(jìn)化模型來估計，以匹配其當(dāng)前觀測到的特性。模型和當(dāng)前特性的未知意味著參宿四的初始外觀存在相當(dāng)大的不確定性，但其質(zhì)量通常估計在10–25M⊙之間,現(xiàn)代模型推測的值為15-20M⊙。它的化學(xué)成分可以合理地假設(shè)為約70%的氫、28%的氦和2.4%的重元素，金屬含量略高于太陽，但其他方面相似。初始自轉(zhuǎn)速率的不確定性更大，但具有緩慢到中等初始自轉(zhuǎn)速率的模型與參宿四目前的特性最匹配。參宿四的主序版本可能是一顆光譜類型為O9V的熾熱發(fā)光恒星。
一顆15M⊙的恒星需要1150萬到1500萬年才能到達(dá)紅超巨星階段，其中旋轉(zhuǎn)速度更快的恒星需要最長的時間。快速旋轉(zhuǎn)20M⊙恒星需要930萬年才能到達(dá)紅超巨星階段，而自轉(zhuǎn)緩慢的20M⊙恒星只需要810萬年。這些是對參宿四當(dāng)前年齡的最佳估計，因?yàn)樽云?a href="/hebeideji/9214831898400936434.html">主序星階段以來的時間估計為800-850萬年，即參宿四的主序星階段是一顆質(zhì)量為20M⊙沒有自轉(zhuǎn)的恒星。
核心氫氣耗盡后
參宿四作為紅超巨星的時間可以通過比較質(zhì)量損失率與觀測到的星際物質(zhì)以及表面重元素的豐度進(jìn)行比較來估計。估計范圍從20000 年到140000 年。參宿四似乎經(jīng)歷了短時間的嚴(yán)重質(zhì)量損失，并且是一顆在太空中快速移動的失控恒星，因此很難將其當(dāng)前的質(zhì)量損失與總損失的質(zhì)量進(jìn)行比較。
參宿四的表面顯示出氮的含量較高，相對較低的碳含量，以及相對于C12比例的C13的高比例，所有這些都表明一顆恒星經(jīng)歷了第一次疏浚。然而，第一次疏浚發(fā)生在恒星達(dá)到紅超巨星階段后不久，因此這只意味著參宿四已經(jīng)成為紅超巨星至少幾千年了。最好的預(yù)測是，參宿四已經(jīng)作為紅超巨星度過了大約40000年，可能在100萬年前就離開了主序星階段。
目前的質(zhì)量可以從進(jìn)化模型中根據(jù)初始質(zhì)量和迄今為止損失的預(yù)期質(zhì)量進(jìn)行估計。對于參宿四來說，預(yù)計損失的總質(zhì)量不會超過1M⊙，目前的質(zhì)量為19.4-19.7M⊙，大大高于通過諸如脈動特性或肢體變暗模型之類的其他手段所估計的。
參宿四的質(zhì)量也可以根據(jù)其在色星等圖（CMD）上的位置進(jìn)行估計。根據(jù)2022年對歷史記錄的回顧，參宿四的顏色可能在過去幾千年中從黃色（或可能是橙色）變成了紅色。這種顏色變化與運(yùn)行指令相結(jié)合，表明質(zhì)量為14M⊙年齡為14Myr。
所有質(zhì)量超過10M⊙的恒星，當(dāng)其核心坍縮時，通常會產(chǎn)生超新星爆炸，預(yù)示著它們的生命將結(jié)束。一顆II-P型超新星總是從質(zhì)量超過15M⊙,的恒星的紅超巨星階段產(chǎn)生的。
更大質(zhì)量的恒星可以很快失去質(zhì)量，從而在其核心坍塌之前向更高的溫度演化，特別是對于旋轉(zhuǎn)恒星和質(zhì)量損失率特別高的模型。這些恒星可以從黃色或藍(lán)色超巨星產(chǎn)生II-L型或IIb型超新星，也可以從Wolf-Rayet恒星產(chǎn)生Ib / c型超新星。旋轉(zhuǎn)且質(zhì)量為20M⊙的恒星模型預(yù)測了一顆特殊的II型超新星，類似于藍(lán)超巨星前身SN1987A。另一方面，不旋轉(zhuǎn)且質(zhì)量為20M⊙的恒星模型預(yù)測II-P型超新星來自紅超巨星。
參宿四爆炸的時間取決于預(yù)測的初始條件和作為紅超巨星已經(jīng)花費(fèi)的時間的估計。從紅超巨星階段開始到核心坍塌的總壽命在恒星自轉(zhuǎn)質(zhì)量為25M⊙的情況下約為30萬年，恒星自轉(zhuǎn)質(zhì)量為20M⊙的情況下為55萬年，對于不自轉(zhuǎn)質(zhì)量為15M⊙的恒星為100萬年。考慮到參宿四成為紅超巨星以來的估計時間，對其剩余壽命的估計范圍從非旋轉(zhuǎn)質(zhì)量20M⊙ 模型的“最佳猜測”不到100000年到旋轉(zhuǎn)模型或低質(zhì)量恒星模型的更長年限。參宿四在獵戶座OB1星協(xié)中的疑似誕生地是之前幾顆超新星的所在地。據(jù)信，失控恒星可能是由超新星引起的，并且有強(qiáng)有力的證據(jù)表明，μ Columbae、AE Aurigae和53 Arietis的OB恒星都起源于2.2、2.7和490萬年前Ori OB1的此類爆炸。
一顆典型的II-P型超新星發(fā)射 2×1046?J 的中微子并產(chǎn)生動能為的2×1044?J 的爆炸。從地球上看，參宿四作為IIP型超新星的峰值視星等在-8到-12之間。這在白天很容易看到，亮度可能達(dá)到滿月的很大一部分，但可能不會超過滿月。這種類型的超新星在迅速變暗之前會保持大致恒定的亮度2-3個月，之后會逐漸轉(zhuǎn)暗并在肉眼可見的夜空中消失，獵戶的手臂也將隨之消失，經(jīng)過數(shù)個世紀(jì)的演化，它會成為星云。可見光主要由鈷的放射性衰變產(chǎn)生，并且由于超新星噴出的冷卻氫的透明度增加而維持其亮度。
觀測與測量
觀測
亮度觀測
由于參宿四獨(dú)特的橙紅色和在獵戶座內(nèi)的位置，它很容易用肉眼找到。參宿四是組成冬季三角星群的三顆恒星之一，它標(biāo)志著冬季六邊形的中心。每年1月初，日落后，參宿四會在東方升起。在每年3月中旬的黃昏時分，這顆恒星位于南方天空，除了南極洲南緯82°更南邊的少數(shù)幾個偏遠(yuǎn)研究站之外，幾乎全球所有有人居住的地區(qū)都能看到它。在5月（中北緯）或6月（南緯），日落后可以在西方地平線上短暫看到紅超巨星，幾個月后日出前再次出現(xiàn)在東方地平線上。在中期（6月至7月，以6月中旬為中心），它是肉眼看不見的（只有在白天用望遠(yuǎn)鏡才能看到），除了南緯70°至80°之間的南極地區(qū)北部的正午低氣壓（在極夜的正午黃昏，當(dāng)太陽在地平線下時）。參宿四是一顆視星等在0.0到+1.6之間的變星。在某些時期，參宿四會超過參宿七成為第六亮的恒星，偶爾也會比五車二更亮。在最暗的時候，參宿四會比第十九亮的天津四（Deneb）還要暗，并與十字架三（Mimosa）競爭第二十名的位置。
參宿四的B-V顏色指數(shù)為+1.85——這個數(shù)字表明其明顯的“發(fā)紅”。光球層有一個擴(kuò)展的大氣層，其光譜中顯示出強(qiáng)烈的發(fā)射線而不是吸收線，當(dāng)恒星被厚厚的氣態(tài)包層包圍（而不是電離）時，就會發(fā)生這種現(xiàn)象。已經(jīng)觀察到這種擴(kuò)展的氣態(tài)大氣向參宿四移動和遠(yuǎn)離參宿四，這取決于光球?qū)訌较蛩俣鹊牟▌印⑺匏氖翘炜罩凶盍恋慕t外光源，J波段星等為-2.99;只有大約13%的恒星輻射能量以可見光的形式發(fā)射。如果人眼對所有波長的輻射都敏感，參宿四就會成為夜空中最亮的恒星。雙星和多星組件目錄（CCDM（Dommanget+ 2002））列出了多達(dá)九種參宿四的微弱視覺伴侶。它們的距離約為一到四角分，并且都比10等暗淡。
星系觀測
參宿四的誕生地尚不清楚，通常被認(rèn)為是一顆孤立的恒星和一顆速逃星，與現(xiàn)在的任何星團(tuán)或恒星形成區(qū)域都沒有關(guān)聯(lián)。 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了參宿四的兩個光譜伴星。對1968年至1983年的偏振數(shù)據(jù)的分析表明，一個周期性軌道約為2.1年的近伴星，通過使用散斑干涉測量法，研究小組得出結(jié)論，兩個伴星中較近的位于距離主恒星（≈9AU）處0.06″±0.01″ ，位置角為273°，這個軌道可能會將其置于恒星的色球內(nèi)。更遠(yuǎn)的伴星位于0.51″±0.01″（≈77AU），位置角為278°。 進(jìn)一步的研究沒有發(fā)現(xiàn)這些伴星的證據(jù)，也沒有積極駁斥它們的存在，但從未完全排除過親密伴生對整體通量做出貢獻(xiàn)的可能性。 參宿四及其附近的高分辨率干涉測量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了 1980 年代和 1990 年代的技術(shù)，沒有檢測到任何伴星。
掩星觀測
參宿四離黃道太遠(yuǎn)，無法被主要行星掩蔽，據(jù)預(yù)測2023年12月12日將有獅子座14等小行星319掩蔽參宿四。掩星將只持續(xù)約12秒，發(fā)生在地球表面的狹窄路徑上，由于缺乏對小行星大小和路徑的精確了解，確切的寬度和位置不確定。 2012年1月2日，小行星 (147857）2005UW381遮蔽參宿四發(fā)生了部分掩星。因?yàn)閰⑺匏牡慕侵睆綄?shí)際上比小行星的角直徑大，參宿四的亮度只下降了約0.01星等。2023年12月12日，小行星319 Leona掠過明亮參宿四的前方，這顆巨星被直徑約60公里的主帶小行星短暫的遮掩了數(shù)秒鐘，因此其亮度明顯降低。
測量
距離測量
視差是由該物體的觀察者的位置變化引起的物體位置的明顯變化，以弧秒為單位。當(dāng)地球繞太陽公轉(zhuǎn)時，每顆恒星都會偏移幾分之一角秒，這與地球軌道提供的基線相結(jié)合，給出了到該恒星的距離。自1838年弗里德里希·貝塞爾（Friedrich Bessel）首次成功測量視差以來，天文學(xué)家一直對參宿四的視距離感到困惑。準(zhǔn)確的恒星距離與角直徑相結(jié)合，可揭示恒星的物理半徑和有效溫度，進(jìn)而導(dǎo)出可用于解讀熱輻射的光度;光度與同位素豐度也可以用來估計恒星的年齡和質(zhì)量。
1920年，當(dāng)對恒星的直徑進(jìn)行第一次干涉測量研究時，假設(shè)的視差是0.18角秒。這相當(dāng)于一個距離56pc或大致180ly，也使得對參宿四的半徑、光度和質(zhì)量的估計難以被證實(shí)。從那時起，一直在進(jìn)行測量參宿四距離的工作，建議的距離高達(dá) 400pc或大約1300ly。
在依巴谷衛(wèi)星星表1997年出版之前，參宿四有兩份受人尊重的出版物記錄了最新的兩個略微沖突的視差測量值。第一次是耶魯大學(xué)天文臺在1991年，給出了視差9.8±4.7mas，得出的距離大致為102pc或330ly。 第二個是依巴谷輸入星表（1993年），三角視差為5±4mas，距離為200pc或680ly，幾乎是耶魯估計值的兩倍。 鑒于這種不確定性，研究人員采用了廣泛的距離估計，導(dǎo)致恒星屬性的計算存在重大差異。
期待已久的依巴谷衛(wèi)星的測量結(jié)果于1997年發(fā)布。參宿四測得的視差是7.63±1.64mas，相當(dāng)于大致131pc或427ly的距離，并且報告的誤差比以前的測量值小。 然而，后來對參宿四等變星的依巴谷衛(wèi)星視差測量結(jié)果的評估發(fā)現(xiàn)，這些測量的不確定性被低估了。 2007年，一個6.55±0.83mas的改進(jìn)數(shù)字被計算出了，誤差因子要嚴(yán)格得多，產(chǎn)生的距離大致152±20pc為或500±65ly。
2008年，使用超大陣列 （VLA）進(jìn)行測量時，產(chǎn)生了的無線電解5.07±1.10mas，等于197±45pc或643±146ly的距離。正如研究人員哈珀（Harper）所指出的那樣：“修改后的依巴谷衛(wèi)星視差導(dǎo)致比原始視差更大的距離（152±20pc）；然而，天體測量解決方案仍然需要2.4mA的宇宙噪聲。鑒于這些結(jié)果，很明顯，依巴谷衛(wèi)星數(shù)據(jù)仍然包含來源不明的系統(tǒng)誤差。盡管無線電數(shù)據(jù)也存在系統(tǒng)誤差，但哈珀解決方案結(jié)合了數(shù)據(jù)集，希望能夠減輕此類誤差。使用ALMA和e-Merlin等新技術(shù)進(jìn)一步觀察的更新結(jié)果給出了4.51±0.8mas的視差和 222+34?48pc或724+111?156ly的距離。
2020年，天文學(xué)家們利用來自科里奧利衛(wèi)星上的天基太陽質(zhì)量拋射成像儀的新觀測數(shù)據(jù)，使用三種不同的建模技術(shù)得出了精細(xì)視差為5.95+0.58?0.85 mas、半徑為764+116?62R☉和距離為168.1+27.5?14.4pc或548+90?49ly的結(jié)果。如果準(zhǔn)確的話，這意味著參宿四比以前認(rèn)為的要小近25%，離地球近25%。
盡管歐洲航天局目前的蓋亞任務(wù)預(yù)計不會對比任務(wù)儀器的大約V=6飽和極限更亮的恒星產(chǎn)生良好的結(jié)果，但 實(shí)際操作在大約+3星等的物體上顯示出良好的性能。對較亮恒星的強(qiáng)制觀測意味著所有明亮恒星的最終結(jié)果都應(yīng)該可用，參宿四的視差將比目前可用的精度高出一個數(shù)量級。蓋亞天文衛(wèi)星第二批數(shù)據(jù)（Gaia 數(shù)據(jù) Release 2）中沒有關(guān)于參宿四的數(shù)據(jù)。
相關(guān)文化
神話傳說
在科學(xué)革命之前，天文學(xué)的歷史與神話和占星術(shù)有著密切的聯(lián)系，紅星就像以羅馬戰(zhàn)神命名的火星一樣，幾千年來一直與征服的軍事原型密切相關(guān)，并延伸到死亡和重生的主題。斯蒂芬·R·威爾克（Stephen R.Wilk）提出，獵戶座可能代表了希臘神話人物佩洛普斯（Pelops），佩洛普斯有一個由象牙制成的人造肩膀，以參宿四為肩膀，其顏色讓人想起象牙的紅黃色光澤。
南澳大利亞大維多利亞沙漠的原住民將參宿四融入了他們的口頭傳統(tǒng)，稱為獵戶座俱樂部（Nyeeruna），充滿了火魔法，并在返回之前消散。這被解釋為表明早期的原住民觀察者已經(jīng)意識到參宿四的亮度變化。澳大利亞北部的瓦爾達(dá)曼人知道這顆星星叫“貓頭鷹的眼睛在飛”（Ya jungin），它的可變光線意味著它間歇性地觀看由紅袋鼠首領(lǐng)里格爾領(lǐng)導(dǎo)的儀式。在南非神話中，參宿四被視為一頭獅子，向以獵戶座腰帶為代表的三只斑馬投來掠奪性的目光。
在美洲，參宿四象征著一個人（獵戶座）的斷肢——巴西的托利邦人把這個星座稱為齊利爾卡瓦伊（Zililkawai），一個被妻子切掉腿的英雄，參宿四的可變光與斷肢有關(guān)。北美的拉科塔人將其視為一個手臂被割斷的酋長。
參宿四的梵語名稱是“潮濕的一個”（ārdrā），與印度教占星術(shù)中的Ardra月宮同名。梨俱吠陀的風(fēng)暴之神魯?shù)吕鞒至诉@顆恒星。19世紀(jì)的恒星愛好者理查德·欣克利·艾倫（Richard Hinckley Allen）將這種聯(lián)系與獵戶座的暴風(fēng)雨性質(zhì)聯(lián)系在一起。馬其頓王國民間傳說中的星座代表農(nóng)業(yè)物品和動物，反映了它們的生活方式。對他們來說，參宿四是“犁夫”（Orach），與獵戶座的其他部分一樣，獵戶座描繪了一個帶牛的犁。參宿四在夏末和秋季的凌晨3點(diǎn)左右升起，這標(biāo)志著村里的人要去田里犁地了。對因紐特人來說，日落后，參宿四和參宿五出現(xiàn)在南部天空的高處，標(biāo)志著春天的開始，并在2月底和3月初延長了白天。這兩顆恒星被稱為“兩顆相距遙遠(yuǎn)的恒星”（Akuttujuuk），指的是它們之間的距離。
獵戶座和天蝎座的相對位置，以及它們對應(yīng)的亮紅色變星參宿四和心宿二，被世界各地的古代文化所注意到。獵戶座的落下和天蝎座的升起意味著獵戶座被蝎子殺死。在中國，它們象征著兄弟和競爭對手申和商。蘇門答臘島的巴塔克人在地平線下的獵戶座帶沉沒后迎來了第一輪新月，標(biāo)志著他們的新年，在這一點(diǎn)上，參宿四仍然“像公雞的尾巴”。參宿四和心宿二在天空兩端的位置被認(rèn)為是重要的，它們的星座被視為一對蝎子。兩個星座都可以看到的夜晚被稱為蝎子日。
流行文化
參宿四不同尋常的名字啟發(fā)了1988年電影《甜菜汁》的片名，指的是其名義上的對手。在道格拉斯·亞當(dāng)斯（Douglas Adams）的熱門科幻小說系列《銀河系漫游指南》（The Hitchhiker's Guide to the Galaxy）中，福特級長（Ford Prefect）來自“參宿四附近的一顆小行星”。
兩艘美國海軍艦艇以參宿四命名，它們都是二戰(zhàn)時期的艦艇，1939年下水的的參宿四號航空母艦（AKA-11）和1944年下水的參宿四號航母（AK-260）。1979年，法國超級油輪參宿四號停泊在惠迪島附近，發(fā)生爆炸并泄漏了石油，造成50人死亡，這是愛爾蘭歷史上最嚴(yán)重的災(zāi)難之一。
戴夫·馬修斯樂隊（Dave Matthews Band）的歌曲“黑藍(lán)鳥”引用了參宿四這個名字。 他們 1994 年專輯《Parklife》中的Blur歌曲“Far Out”在歌詞中提到了參宿四。
菲利普·拉金（Philip Larkin）的詩歌《北船》（The North Ship）在同名詩集中，在“北緯80°以上”一節(jié)中提到了參宿四。
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