盾牌座UY是目前科學家發現的最大的一顆恆星,它位於盾牌座的北端,處於天鵝座「大裂縫」的隱帶內部,距離地球大約5100光年。早在1860年科學家們就利用波恩天文臺發現了該顆恆星,不過在2012年之前,科學家們普遍認為大犬座VY(紅特超巨星)是最大的恆星,不過在2012年科學家們通過觀測數據重新修正了恆星大小的計算模型,一方面縮小了大犬座VY的體積,另一方面也使得盾牌座UY的體積直線飆升,成為宇宙中所觀測到的最大恆星。
通過科學家的測算,盾牌座UY的直徑高達23.77億公裡,相當於太陽直徑的1707倍,其體積數據更是恐怖,達到了太陽體積的近50億倍。然而,這麼大的一個恆星,其質量並不大,與它的體積根本不「配套」,科學家們通過測量引力的方式,推導出其質量僅為太陽質量的10倍左右,那麼這就意味著盾牌座UY的平均密度,只達到太陽的五億分之一,也就是說每立方米的盾牌座UY組成物質,其質量僅為0.0028克。
而一個恆星的密度,其核心區相對於外層來說肯定要大得多,因此盾牌座UY的表層物質密度會更低,平均每立方米將會降至0.0004克。如果我們只考慮盾牌座UY的表面物質密度,我們可以和地球大氣層的密度來對比一下,地球海平面的大氣密度約為每立方米1.3公斤,是盾牌座UY表面的322萬倍。而在地球100公裡的高空,平均空氣密度為每立方米0.00052克,與盾牌座UY表面的物質密度相當。所以,我們可以清晰地看出,盾牌座UY表面的物質分布是多麼的稀薄,幾乎達到了地球與外太空過渡階段的地步。
恆星之所以會向外釋放光和熱,來源於內部的核聚變反應,而核聚變的產生又取決於恆星誕生過程中所吸聚物質的程度。拿太陽來說,其誕生過程離不開上一任恆星在生命的末期發生的超新星爆發,超新星爆發所釋放的巨量能量和物質,形成了大規模的星際氣體和塵埃物質,然後在長期引力擾動的影響下,逐漸又發生聚集和坍縮,推動質心區整體質量以及溫度的提升,最終在量子隧穿效應的作用下,極少一部分氫原子中的質子突破了庫侖力的排斥,進入到另外的原子核中,激發質子-質子鏈式反應,在形成氦原子的過程中釋放出一定量的能量。
而當恆星進入主序期的末期時,內部能夠參與核聚變的原材料越來越少,向外的輻射壓逐漸降低,外層物質向內的重力作用會佔據上峰,從而恆星會發生明顯的坍縮,恆星質量越大,這種坍縮效應越明顯,從而在一定程度上激活內核中新元素的核聚變,引發更劇烈的核聚變,推動恆星體積向外膨脹,於是會形成紅巨星,我們的太陽在30億年之後也會經歷這樣的進程。如果恆星的初始質量很大,那麼向外膨脹的趨勢以及效果會更加明顯,這個時期恆星是非常不穩定的,大量恆星組成物質會噴灑到太空中,在恆星的引力作用下又聚集在恆星的周圍,形成非常寬闊的恆星氣體「雲團」。盾牌座UY在主序期時的質量要在太陽質量的12倍左右,巨大的質量決定了其在處於紅巨星階段所吸聚的「雲團」厚度會相當的大,從而造就了目前紅超巨星的狀態。
我們在判斷一個恆星亮度時,通常會選用兩個指標來進行衡量,第一個是絕對亮度,用絕對星等來表示,這個亮度是其真實亮度,是將所有恆星都放在距離觀測點1個秒差距(32.6光年)處所測量的恆星亮度,科學家們測算出的盾牌座UY的絕對星等值為-6.2。這個數值越小(可以為負數),表明星體越亮。
第二個是相對亮度,用目視星等來表示,這個亮度是地球上能夠觀測到的恆星亮度,其受到的影響因素就比較多,最主要的是恆星與地球的距離,另外還有宇宙的空間環境、地球大氣層的通透性、光汙染等因素的影響。一個恆星的目視星等與其固有的絕對星等之間,有一個換算關係,即m=M-5*log(L0/L),其中m為目視星等,M為絕對星等,L0為10秒差距(32.6光年),L為恆星和地球之間的距離。通過計算,我們可以推導出盾牌座UY在地球上的目視星等為4.8,而人類在地球上能夠用肉眼觀測到的最暗恆星,其目視星等值為6.0,因此理論上,我們在地球上,盾牌座處於當前的位置,人類的肉眼是能夠捕捉到的。而實際上,剛才我們提到了影響肉眼觀測恆星的影響因素太多,要想在夜空中發現這樣的星體,難度也非常大。
那麼,假如將盾牌座UY放到距離地球僅20光年的位置,根據上面的計算公式,其目視星等值將變為-7.2,已經大大優於人類的目視星等極限。我們可以再進行一下對比,太陽的目視星等值為-26.7,月球為-12.5,太陽系中最亮的行星-金星為-4.5,可以看出,如果我們將盾牌座UY放到地球的20光年處,在空中它將變為除了太陽和月球之外最亮的一顆星體,在夜空中將會屈居第二,僅次於月球,我們是很容易發現它的,甚至白天都能夠看得到它。
不過,由於盾牌座UY屬於一顆處於生命末期的紅超巨星,其表面狀態極其不穩定,其壽命可能僅有不到1000萬年的時間,屆時將會發生非常強烈的超新星爆發,20光年的距離對於地球來說極不安全,如果被超新星爆發的射線柱掃到的話,整個地球都將處於被「烤焦」的狀態。所以對地球來說,在20光年的距離內放上一個這麼「虛胖」而且又不怎麼「靠譜」的東東,絕對不是什麼好事。