自古以来,人们就对自己头顶的星空充满了向往,无论是在神话之中,还是在传说故事中,还是在平凡的历史记录之中,几乎到处都有关于星空的记载和传说,这些故事和记录构成了古代天文学。近代天文学的兴起改变了人类对星空的看法,通过望远镜,我们发现了宇宙中存在着许多以前不为人知的天体和现象,这些现象足以让任何一个爱好天文的人吃惊。继而出现的现代天文学更是把人类的观测能力和关于宇宙的认识向前发展了一大步,星空不再是一个只有光明和黑暗的世界,而是一个色彩绚丽的世界,吸引着许多人来关注。
本书将枯燥的天文知识融汇进有趣的故事里面,让那些对天文现象感兴趣但是却不精通理论分析的读者也能够了解现代天文学辉煌的成果,领略宇宙天体的魅力和神秘。
自古以来,星空对人类就有着神秘而巨大的吸引力,有谁没有问过父母天上有多少颗星星?有谁没有想过把月亮采摘下来?时至今日,现代科学的迅速发展使我们对星空有了很多的了解,我们知道了月亮是一个没有生命的荒芜世界,知道了太阳是一个炽热无比的巨大恒星。知道了天上众多的星星都是遥远世界的明灯,但是我们真的了解它们了吗?一个个小故事会告诉那些对天文感兴趣的读者关于天文的奥秘知识。
变星
人类在观察广袤的星空的时候,发现一些恒星的亮度会变化,有的恒星的亮度改变得非常明显,以至于人们都觉得奇怪,因此这类恒星被称为变星。这些恒星亮度的变化可不是空气的流动造成的,它是恒星本身的变化引起的亮度改变,这些恒星被称为变星。
通过科学家的努力,我们了解了一些关于变星的秘密。根据现在所知的,造成星体亮度变化的原因很多,比如恒星的周期性类新星爆发、新星爆发和周期性星体遮掩,都会对人们观察到的恒星的亮度产生影响。根据恒星亮度变化原因的不同,变星也被分成不同的类型,以方便人们识别变星的种类。
恒星体积的周期性改变是引起恒星亮度变化的一个很重要的原因,它起源于恒星的脉动,大犬座β星就是这一类变星。大犬座β星的表面温度有20000~30000K,处于赫罗图中主序星的顶端,它的质量大概是太阳的10~20倍,它处于体积不断反复变化的时期,而且它的光变周期非常短,只有2.4~7.2个小时,但是它的亮度变化的幅度非常小,所以不要指望用肉眼观察它的亮度的变化。实际上,科学家们是利用飞行在宇宙空间中的探测卫星来判断大犬座p星的光度变化的。位于金牛座的黄超巨星金牛座RV星也是一颗变星,它的亮度的改变也是因为恒星脉动引起的,不过它的光变是不规则的,这与黄超巨星活动的不规则有关系。心宿二的亮度变化也是恒星本身的脉动引起的。脉动变星是宇宙中最常见的变星,在人类目前发现的所有变星当中,有一半以上的变星是脉动变星。
恒星的类新星爆发和新星爆发也会引起恒星亮度的改变,当恒星发生类新星或新星爆发的时候,恒星会向宇宙空间中抛洒大量的物质,辐射能力也大大增强,因此它的亮度也随之大增,这类变星被称为爆发变星。最出名的爆发变星是离我们最近的比邻星,它是一颗红矮星,因为它十分暗淡,所以直到20世纪人类才从望远镜中发现了这颗恒星。比邻星会发生短时间的闪爆,这样它的亮度就会急剧增加,但是即使如此,人们还是只能借助仪器观测它的亮度的变化,比邻星的合成反应非常慢,科学家推测它可以活上千亿年。天箭座FG就是类新星爆发变星。
最后一大类变星就是运动中互相遮掩而造成恒星亮度变化的变星。这一类变星至少是双星,当双星中较暗的伴星遮挡住明亮的主星的时候,主星的亮度就减少了,这类因为恒星运动造成亮度减小的变星被称为几何变星。最出名的几何变星就是有“魔星”之称的大陵五了。
在宇宙中到处都是变星,但是有很多变星只能通过精密的观测仪器才能探测到,因为它们的亮度改变非常得小。有的变星变化的辐射区不在可见光区,比如紫外区,超出了人眼观测的范围,像这样的变星在地球上很难观测得到,只有用装载在卫星上的紫外探测器才能发觉。
米拉变星
人类最早发现的这类变星是鲸鱼座欧米克容星(鲸鱼座。星),它的常用名字是米拉星(mira)。1596年8月13日,德国天文学家大卫·法布瑞克斯在寻找水星的时候,无意间发现一颗星的亮度改变了,但是他却以为这是一颗新星,因为不久这颗恒星就从视野中消失了。40多年后,也就是1638年,另外一位德国天文学家约翰尼·霍沃德通过研究以前的资料和观察,确定了法布瑞克斯发现的不是新星,而是一颗亮度能够改变的恒星,它的亮度变化周期大约是11个月。随后,这颗恒星被命名为米拉,就是“完美”的意思。现代的天文学家通过米拉星的光谱变化来分析它的亮度的改变,认为“米拉变星的光谱看起来如此美丽”。
米拉星距离地球约有420光年,它是一颗正在走向死亡的冷红巨星,质量还没有太阳质量大,但是它的星核目前还有足够的质量来吸附自己外围的物质,其表面温度大约是3 000K,它内部的物质合成反应产生的压强推动着它的外部物质向外扩散,增大自己的体积,于是它的亮度也随之增加了。当米拉星的体积增加到一定程度的时候,恒星内部的物理条件也发生了变化,合成反应受到影响而减弱,恒星内部的压强又开始减小,于是在万有引力的作用下,整个恒星又开始收缩,亮度也随之减小。简而言之,米拉星是一颗依靠恒星脉动改变亮度的变星。因为米拉星是有记载以来最早被人类发现的长周期脉动变星,所以现在天文学家们把长周期脉动变星也称为米拉型变星。
在大约300多天的变化周期里,米拉星的亮度改变非常明显,它的视星等从2等一直变化到10等,不过著名的天文学家赫歇尔曾经观测到米拉星的视星等接近1等。在最亮的时候,它的亮度使它成为天空中最明亮的恒星之一,它闪耀着绚丽的橘黄色辉光,可与附近天空中最亮的恒星争辉;在最暗的时候,它隐身于茫茫的宇宙之中,使人们用肉眼无法寻找到它的踪迹,似乎从天宇中彻底地消失了。正是因为这样,当米拉星在天空中大放光彩的时候,许多业余的天文爱好者都要一睹这颗神奇变星的风采。
米拉星距离地球约400光年,它的体积变化十分巨大,如果把米拉星放在太阳的位置上,当它膨胀的时候,甚至可以将火星轨道吞进自己的肚子里。在膨胀的时候,米拉星会向外喷发大量的物质,有时候这种喷发非常剧烈,这样也会增加米拉星的亮度,也许赫歇尔正巧遇到这样的事情,所以他观测到了可能是有史以来最亮的米拉星。
除了米拉星以外,另外一颗著名的米拉型变星是天鹅座灿星(天鹅座X星),它的亮度变化周期大约是408天,在变化期间,它的星等从3等降低到14等,也是一颗从较为明亮转变为肉眼不可见的恒星。类似的变星还有长蛇座R变星,它的变化周期约是389天,星等从3.5等变化到11等,变化范围非常广,也容易观察。这些变星都是业余天文爱好者观测的主要对象之一,它们的变化为我们增添知识和无尽的乐趣。
P24-27
自古以来,人们就对自己头顶的星空充满了向往,无论是在神话之中,还是在传说故事中,还是在平凡的历史记录之中,几乎到处都有关于星空的记载和传说,这些故事和记录构成了古代天文学。近代天文学的兴起改变了人类对星空的看法,通过望远镜,我们发现了宇宙中存在着许多以前不为人知的天体和现象,这些现象足以让任何一个爱好天文的人吃惊。继而出现的现代天文学更是把人类的观测能力和关于宇宙的认识向前发展了一大步,星空不再是一个只有光明和黑暗的世界,而是一个色彩绚丽的世界,吸引着许多人来关注。
在编撰本书的时候,笔者尝试将枯燥的天文知识融汇进有趣的故事里面,让那些对天文现象感兴趣但是却不精通理论分析的读者也能够了解现代天文学辉煌的成果,领略宇宙天体的魅力和神秘。