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  • 变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    简介: 亮度会发生剧烈变化的恒星被称为变星。其分为两种类型——内部变星和外部变星。内部变星通过恒星周期性的膨胀和收缩改变亮度,外部变星不改变恒星亮度但其被遮挡。余文列举了几个作者喜爱的北半球肉眼变星。

    什么是变星?

    在宇宙中有大量的恒星,这些恒星中大多数恒星的亮度在很长的时间内不会改变,然而,有恒星的亮度在短时间内变化非常大,这种恒星我们称其为变星。

    大多数恒星的辐射长久且稳定。而变星恰恰相反,它们的辐射既不稳定时间也短。变星被分为许多类,有些变星的亮度变化有规律而且亮度变化幅度也不大,而有的变星却会突然爆发,亮度剧烈地增加。对变星的研究在现代天文学上有着非同小可的意义,而且业余天文爱好者在这一领域做出了举足轻重的贡献。

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    图解:la型超新星 图源:sina

    变星是在一段时间内星等发生改变的恒星。一些变星的星等变化幅度为百分之一,而另外一些为百分之十五甚至更高。每个阶段变星的星等变化用时可以是几秒也以是几年,有的有周期性,有的没有规律。

    1596年8月,德国牧师兼业余观测者大卫·法布里修斯发现了第一颗变星。这颗变星星等为3,似乎不值一提。它位于鲸鱼座,天赤道的南边。直到11月它才会隐去,法布里修斯并没把它放在心上。到了1603年,撰写了著名的星图的德国业余天文学家约翰·拜耳注意到了这一奇怪的天体,他用希腊字母o来为它命名。1638年,荷兰人霍瓦尔对o变星进行了长时间的的记录,发现这个变星的出现与消失是有规律的。在亮度最低时,它的星等为10,在一年当中,仅有几周可以裸眼观测到它。后来人们命名它为奇妙的米拉,并且用它的名字命名了一整类变星。

    变星主要分为两类,内因变星与外因变星。

    ·内因变星通过周期性的膨胀和收缩来改变亮度。

    ·外因变星不改变恒星亮度,但因为它被遮挡而使得当我们观测它时,它的亮度看起来发生了变化。

    18世纪中期,人们注意到有些恒星周期性消失的现象,这是人们首次发现变星。19世纪末,共有12个变星被发现,而到了20世纪初,由于摄像技术的出现,变星的发现速率快速上升。在最新的NGC星表(2003)中,银河系内的变星有4000个,银河系外有20000个。

    变星的分析方法包括光谱法,光度法,分光光度法。将变星的亮度与一个已知亮度的恒星进行比较,就可以建立一条光变曲线。通过光变曲线我们可以得知变星亮度的变化是周期性的还是无规律的,以及亮度变化的周期和光变曲线的形状。

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    某个变星的光变曲线

    通过分析变星的光谱我们可以得到它的温度,光度类型,是单星还是双星,并且如果光谱线发生了移动的话就可以推断出它是在膨胀还是在收缩。

    内因变星

    大约三分之二的变星是因物理变化而成为亮度各异的内因变星。在大多数情况下,恒星的外部包层会膨胀和收缩,从而增加或减少表面积。因为光度与亮度之间相互影响,所以表面积的变化会影响到光度,进而影响亮度。当恒星的外层膨胀时,它会冷却下来从而使得电离度降低。这使得恒星的物质更加透明,因此恒星更容易辐射其能量,从而导致恒星收缩。由于恒星的收缩,电离作用的效果会增强,从而导致能量再次被捕获,开始了另一个膨胀周期。

    最有名的内因变星当属造父变星,造父变星的亮度变化周期和绝对光度之间有着容易预测的关系,因为这种关系,造父变星可以作为标准烛光来计算星团或者星系的距离。

    外因变星

    我们观测到外因变星亮度发生变化是由光的投影所致。

    外因变星可能以食变双星的形式存在,从地球上看,两颗恒星围绕彼此运动,并且周期性的互相遮挡。它们也可以是旋转变星,由于一个巨大的黑子的存在,导致其自旋时光度发生变化。也有可能是因为其他的物体经过了恒星和地球之间,

    从而导致了星等的变化,比如说一个轨道较长的行星或者宇宙尘埃。

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    图源:huanqiukexue

    如何观测变星

    你不用买价格很贵的设备来观测变星。因为有一些比较亮的变星在它的整个变化周期中都是肉眼可见的,但是如果你想看更多的话你就需要用到双筒或者望远镜。在观测期间你还得用到纸、笔、红色手电筒、手表、变星表和一些可以用来比较变星的亮度的星的视场图。这些表很容易找到,很多网站都有,你可以下载并打印出来你感兴趣的。当你准备好后就可以出发了。

    从表中选两个已知星等的星来作为比较亮度的星。最好是与你要观测的星相距很近,不然的话你可能得经常扭头来比较。这两颗星的亮度最好和你想要观测的星比起来一个稍微亮些,一个稍微暗些。而且尽可能地使这两颗星的颜色与你要观测的星的颜色相近。把比较星的亮度加以区分并记录下变星的亮度在比较星的亮度中的位置。5星等的变星可以让您估计出10星等以内。例如如果变星(V)与A星的星等差为2,与B星的星等差为3,我们可以写成A(2)B(3)。最后在你的视场图上记录下你观测的日期,时间和星等以及天气状况。

    变星实例

    下面我将介绍一些我喜爱的变星,这些变星均可在北半球裸眼观测到。因为有许多变星比较暗,不借助望远镜就很难观测到,也有许多变星的亮度变化很小,所以这些变星我均不会提及。使用小型的双筒望远镜可以让你涉足更加暗的变星的观测领域,特别是在天空并不是很暗的时候。

    猎户座U星

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    猎户座U变星

    这是一颗美丽的红星,在它稍微亮时我们可以裸眼观测到它,而且它永远不会变得非常暗,它每年都会晚一周达到亮度的最大值,所以会有好几年的时间它的亮度达到最大值时它恰与太阳离得很近,以至于我们无法观测它。

    类型:蒭藁型变星

    周期:372天

    星等范围:+4.8 ~ +12.6

    赤经:05h 56.8m

    赤纬:+20°10`

    仙后座γ星

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    仙后座γ变星

    这是一颗具有可变光谱的气壳星,在1936年它的亮度达到了它最亮的一次。仙后座 α星与仙后座β星比较适合作它的比较星。

    类型:爆发变星

    周期:无规律

    星等范围:+1.6 ~+3.3

    赤经:00h 56.7m

    赤纬:+60° 43'

    猎户座α星

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    参宿四变星

    参宿四变星非常有名,它是一颗具有长周期的半规则变星。虽然极端情况下它最亮可以达到0星等,最暗有+1.3星等,但大多数时候它的星等变化范围不到0.5。

    类型:脉动红色超巨星

    周期:2110天

    星等变化范围:+0.4~+0.8

    赤经:05h 55.2m

    赤纬:+07° 24'

    英仙座β星

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    英仙座β变星

    英仙座β星,也被称为大陵五,是一个食变双星,每2.87天它的星等就会从2.1降到3.4。每一次的掩食的用时,即包括全食和局部吞食的用时将近10小时。

    类型:食变双星

    周期:2.87天

    星等变化范围:+2.1~+3.4

    赤经:03h 08m

    赤经:40° 57'

    造父四

    变星的生命,是无休无止的轮回?还是昙花一现的绚烂?

    造父四变星

    造父四是一颗半规则恒星。因为它具有红色的颜色所以威廉·赫歇尔称它为石榴星,在双筒望远镜中它看起来非常美丽。造父四是已知的最大的恒星之一,用仙王座Nu星作为比较的星效果非常好。

    类型:造父变星

    周期:730天

    星等变化范围:+3.4~+5.7

    赤经:21h 43.5m

    赤纬:+58° 47'

    作者: Tim Trott

    FY: 北宸

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