这是哈勃太空望远镜在今年早些时候拍摄的鹿豹座U星（U Camelopardalis，简称U Cam。鹿豹即长颈鹿）照片。U Cam是一颗红巨星，在从主序星演化为红巨星的过程中，星体内的轻元素即将消耗殆尽，内部产生的气体由于引力减弱而向外扩散，在恒星周围形成包裹状气泡。

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    红巨星U Cam距离我们太远，如果不是气泡的闪亮，恐怕它只不过是一张普通照片背景中的一个小亮点。这张照片是小月比较喜欢的一张天文照片。照片中的U Cam不是初生时壮丽的闪耀，却是垂暮之年的爆发，它的亮度甚至高到让哈勃的镜头产生了光晕。

    随着恒星内部聚变物质的不断减少，U Cam也会变得越来越不稳定。科学家们估计，每隔几千年U Cam周围就会生成一个由氢元素组成的圆形气泡层，直至其生命终结。在这幅图片中，能够看见U Cam最近一次喷射出的氢气泡泡层围绕在星体外侧。

    什么是红巨星？

    红巨星是恒星演化至晚期的一种形态。但不是所有类型和大小的恒星都会演化至红巨星阶段。天文学家认为，质量在太阳的0.5至7倍之间的恒星有可能在演化过程中经历红巨星阶段，质量低于该数值区间下限的恒星会直接演变为白矮星，质量超过该数值区间上限的恒星将可能爆炸喷发成超新星，或者坍缩为黑洞。

    根据上世纪哈佛大学观测和分类而制定的恒星光谱来看，在光谱A至K（将恒星依照光球的温度分门别类，不同类别恒星的光谱特性及衍生的各种性质均有不同，A至K以及其间的F、G共4型分别代表白色、黄白色、黄色和橙色）型恒星带上的星体将会演化成为红巨星甚至是红超巨星。

    红巨星的特点

    在向红巨星演化过程中，星体历经几十亿年的演变耗尽了核心的轻元素氢燃料，聚变反应将会蔓延至星体核心外围的氢层。此时已经完成聚变而产生和聚集的氦核不再参加反应，将因为引力产生收缩并被星体内部热量加热，其外层的氢层也会随之收缩，释放出大量能量。这个过程中恒星的亮度将增大到原先的1,000至10,000倍，体积急剧膨胀，制造出稀薄的气体外层，并导致表面温度下降。在几十万年或者更长的演化之后，星体外层已经被抛离高温内核很远，此时的星体外层温度大幅降低，颜色不再像高温的白炽灯，而像即将熄灭的暗红色煤球，因此被称为红巨星。

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    从上面这张太阳及其红巨星演化阶段的对比图可以看见，红巨星阶段的太阳体积远远大于主序星阶段的恒星体积（体积约会增大到200倍以上）。在这一阶段，太阳出现了内核坍缩、对流层厚度加厚、亮度减低等现象。太阳发生改变的时间点预计为从今往后的50—70亿年左右。那时地球、金星和水星等太阳系内侧轨道的行星不是被膨胀的太阳所吞噬，就是被迫近的高温烤成一只黑红色的石球。

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    下图可以看出，红巨星体积越大，则其开氏温度越低，亮度也从太阳这样的橘黄色逐渐演变为深红色。由于红巨星体积极大，所以虽然亮度有所下降，但在星空背景下仍然是非常醒目的。

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    开普勒望远镜能精确捕捉恒星表面的亮度变化，通过分析亮度变化的原因推测出该恒星的大小和年龄。以下图中的KIC 11026764恒星为例。该星距离地球4989万亿公里，年龄至少在59.4亿年左右，比太阳早大约10亿年，现在已经演变为一个达太阳直径两倍多的红巨星。太阳这样正值当年的恒星有着反应剧烈的轻元素内核，而红巨星的聚变反应已经蔓延至星体的外层（图左侧与右侧的是太阳与KIC 11026764星的剖视对比）。这类恒星内部的氢元素发生聚变反应的时候，氦便在恒星的内核中积聚。由于氦比氢的密度大，且波在更致密的介质中传播得更快，所以波在富含氦气的恒星内核中的传播速度更快。沿直线传播的波（图中的白线）和在恒星核周围来回震荡的波（其它彩色的线）共同导致恒星表面亮度不停变换。

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    在浩瀚的宇宙中，红巨星并不是稀有的，金牛座的毕宿五，猎户座的参宿四，牧夫座的大角星都是红巨星。随着宇宙年龄的增加，不少星域可能会出现“老龄化”现象。下图是距地球1500光年远的红巨星R Sculptoris的照片。该星体四周有螺旋状的气体云样结构。根据观察与分析，科学家们推断R Sculptoris星体附近存在一颗尚未观测到的伴星，由于双星系统的引力作用，从红巨星喷射向伴星附近的气体逐渐形成这个结构。这种气体的喷射将在星际介质中留下恒星的基本组成元素，最终为一颗恒星的衰老死亡，另一颗新星的形成奠定基础。

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    红巨星的演化如同一个不甘默默离去的老人用尽最后的力气在天地间大吼一声，在世间留下了自己生命的记录。这真是：你用浓墨重彩在寰宇绘满光明。待到别离之时，仍不忘为天幕挂上垂暮之辉。