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人们管我俩叫“最美双星”,但我们只是碰巧路过 | 迈向太空

作者:果壳网 来源:果壳网 公众号
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08-28

夜空中有一个著名的“夏季大三角”,指的是织女星、牛郎星和天津四。而在这个夏季大三角的中间,还有“一颗”恒星——天鹅座β,中文名为辇道增七


天鹅座β位于夏季大三角的中间。天鹅座是北半球夜空中最亮最大的星座之一,其中最亮的5颗星构成十字架的形状,又被称为北十字。天鹅座β是十字架底部的那颗星,同时也构成了天鹅的头部 | 夜空中国 & Steed


不过,如果你在望远镜里找到它,哪怕只是一台小望远镜,你很容易就会发现,它其实是两颗恒星!


望远镜里能看到,天鹅座β是两颗恒星,而且颜色一橙一蓝,反差强烈 | Tom Wildoner


天鹅座β被称为“最美丽双星”,因为这两颗恒星不仅靠近,而且颜色反差明显。较亮的那颗称为天鹅座β A,看起来的橙红色的;较暗的称为天鹅座β B,却是醒目的蓝宝石色。这样的组合在望远镜里看起来,就像夜空中的一红一蓝两颗宝石在闪闪发光。


惊叹之余,我们也不禁要问,看起来反差强烈却又如此靠近的两颗恒星,到底有没有物理上的关联呢?


 真假双星疑云 


在宇宙中,这两颗恒星有可能真的紧挨在一起,在引力的羁绊下彼此吸引相互绕转。这种情况下,它们就是真实存在的物理双星。双星在宇宙中并不罕见,事实上大多数恒星都是出双入对的,反倒是太阳这样的“单身狗”才是少数派。


哈伯太空望远镜拍摄到的天狼星A和天狼星B(左下方)| NASA, ESA, H. Bond (STScI), and M. Barstow


但也有可能,那两颗恒星是完全独立的,只是碰巧一前一后,出现在我们视线的同一个方向。它们实际上并没有靠在一起,我们眼中的这对“双星”,只是一种视觉上的“错觉”,称之为视觉双星,因为我们实在分辨不出恒星的远近。


天鹅座β是不是真双星,这个问题困扰了天文学家几十年。持不同观点的天文学家发表了不少各执一词的论文,却谁也说服不了谁。原因在于,对这两颗恒星在宇宙中的真实位置,特别是它们到地球的距离,我们了解得实在是不够精确,只能大概确定它们离我们都超过300光年。


而现在,这个问题终于有了一个相当确定的答案。


相距甚远?


答案来自欧洲空间局的天文卫星盖亚(Gaia)。 这项令人难以置信的任务,正以惊人的精确度测绘天空,测量超过10亿颗恒星在天空中的位置,以及在天空中的运动,还有它们的颜色。


盖亚任务绘制的银河系 | DPAC/Gaia/ESA


这样的精密测量能力,对天文学家来说至关重要!


我们的地球并非静止不动,而是在环绕太阳运行。随着地球位置的改变,我们遥望恒星的视角也会发生非常微妙的变化。这一点反映在天空中,我们就能看到恒星的位置,会以一年为周期,在天空中画出一个非常微小的椭圆。这被称为视差,如果可以精确测量,便可以直接得出恒星到我们的距离!


随着地球绕太阳运行,恒星的位置会以一年为周期,在天空中画出一个椭圆。这让盖亚卫星能够测出那些恒星到地球的远近。当然,这种运动非常微小,要放大10000倍才会是这幅动图里展现的样子 | Luis Calçada


于是,美国天文学家、科普作家菲尔‧普莱特(Phil Plait)便在盖亚公布的数据库中查询了这两颗恒星的数据。他发现较亮的橙红色恒星距离地球328光年,而较暗的蓝色恒星距离我们389光年。换句话说,两颗恒星彼此间隔超过60光年。这是一个超长的距离,甚至超过牛郎星和织女星的间隔,所以它们不可能存在物理上的关联。


不过,在这位天文学家看来,这个证据还不够充分。


事实上,对于盖亚卫星来说,较亮的那颗橙红色恒星已经太亮了,很难把它的位置测定得非常准确,导致视差法测得的距离也存在很大的误差。考虑到这些误差,两颗恒星的间隔有可能比60光年更远,却也有可能比60光年小得多。换句话说,盖亚的距离测量数据,并不能给那个问题一锤定音。


南辕北辙!


好在,除了位置和距离,盖亚卫星还能测量恒星在天空中的移动


恒星都在绕银河系运行,包括我们的太阳也是。因此,随着时间的推移,恒星也会很缓慢地在天空中移动,称为自行。虽然自行通常都很小,但对于盖亚卫星来说,它的灵敏度足够测量10亿颗恒星的自行了。这其中,也包括构成天鹅座β的那两颗恒星。


从1985年至2005年的巴纳德星,显示每5年的位置变化 | Steve Quirk/Wikimedia Commons


如果它们真的存在物理关联,绕着彼此旋转,那么它们应该拥有几乎相同的自行,因为它们在空间中一起移动。虽然由于相互旋转,它们的自行也会稍有差异,但相比于绕着银河系旋转,这样的差异应该小到可以忽略才对。


而实际上,这两颗恒星的自行,可以说是南辕北辙。


按照盖亚的测量数据,橙黄色的A星在往东南偏东方向移动,速度是每年16.66毫角秒,而蓝宝石色的B星在往西南偏西方向移动,速度是每年1.13毫角秒。对于自行的测量,盖亚的误差相对较小,可以很有把握地说,它们在以不同的速度,朝着两个不同的方向移动。


虽然不是真正的双星,天鹅座β在望远镜里看起来,仍然美丽动人 | Tom Wildoner


现在,那个问题终于可以定论了——组成天鹅座β的两颗恒星,没有物理联系它们只是一对视觉双星,并非真正的双星。


不过,这丝毫不会减弱你在望远镜里看到它们时,所能感受到的那种来自夜空的惊艳之美。


一个AI

连恒星都出双入对的,而你呢?


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