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將迄今發(fā)現(xiàn)最亮的恒星搬到比鄰星位置,我們會(huì)看到兩個(gè)太陽嗎?

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這是個(gè)很有意思的問題,也是很多天文愛好者想知道的答案,我們就試著一起來討論一下。首先我們要定義“最亮”恒星這個(gè)概念,找到最亮的那一顆恒星是哪一顆。

我們討論問題,首先要把論點(diǎn)定義清楚,圍繞著共同的點(diǎn)去討論才能夠講清楚,否則就會(huì)公說過有理婆說婆有理,實(shí)際上討論的不是一回事,怎么能夠討論清楚呢?那么,今天我們要討論最亮恒星這個(gè)概念,就要把怎樣理解最亮恒星先弄清楚。

表示恒星亮度有兩個(gè)指標(biāo),一種是絕對(duì)亮度,還有一種是相對(duì)亮度。絕對(duì)亮度是指這顆恒星真實(shí)的亮度,是指把兩顆恒星假設(shè)在與我們一樣的距離,同一起跑線上比誰更亮;而相對(duì)亮度就是相對(duì)于我們?cè)诘厍蛏?,用眼睛看到的亮度。這種亮度就不是恒星真正的亮度,而是根據(jù)恒星距離我們遠(yuǎn)近而得到的感覺亮度。這樣就會(huì)產(chǎn)生一些恒星本來很亮,但由于距離我們較遠(yuǎn),看起來反而不亮,而本來不亮,但由于距離我們很近反而更亮的假象。

天文學(xué)界將絕對(duì)亮度稱為絕對(duì)星等,將相對(duì)亮度稱為目視星等(簡稱視星等)?,F(xiàn)在就出現(xiàn)了兩種最亮恒星,一種是眼睛看著最亮,一種是實(shí)際最亮。

絕對(duì)星等和目視星等都以等級(jí)劃分,數(shù)值越小越亮,還有負(fù)數(shù),負(fù)得越多就越亮,反之就越暗淡。人類肉眼能夠看到夜晚星空最暗的視星等為6等星。我們平常在夜空中看到最亮的并不是恒星,而是金星、火星、木星等幾顆行星,這是由于它們距離我們很近,雖然行星本身不發(fā)光,只是反射太陽的光芒,但看起來還是很亮。

其中金星最亮?xí)r視星等達(dá)到-4.6等,火星和木星最亮可達(dá)-2.9等。當(dāng)然天上最亮的還是太陽和月亮,太陽的視星等為-26.74等,月亮滿月時(shí)視星等可達(dá)-12.5等。依靠反射恒星光芒的行星等天體,由于自身不發(fā)光,就沒有絕對(duì)星等,只有目視星等。

人類肉眼看到最亮的恒星是天狼星。天狼星視星等為-1.45等,它的絕對(duì)星等只有+1.42等(一般星等為正數(shù)都省略“+”號(hào),在此是為了讓讀者區(qū)別,后面將不用“+”號(hào)),但還是比太陽要亮23倍,太陽的絕對(duì)星等為4.83等。

天狼星之所以成為肉眼看到最亮的恒星,主要是因?yàn)樗嚯x我們較近,只有8.6光年,相對(duì)太陽質(zhì)量要大一些。天狼星是一個(gè)雙合星系統(tǒng),其中主星天狼星A是一顆藍(lán)矮星,質(zhì)量約太陽的2倍多;天狼星B是一顆白矮星,質(zhì)量約太陽1倍,但體積只有地球大小,光度弱,其視星等只有8.44,絕對(duì)星等只有11.8,因此是看不到的。

其實(shí)天狼星并不是距離地球最近的恒星,距離地球最近的恒星是比鄰星,只有4.22光年。但比鄰星是一顆紅矮星,質(zhì)量只有太陽約八分之一,視星等為11.5,絕對(duì)星等只有15.49,因此雖然很近,人類肉眼也看不見。

現(xiàn)在人類探測宇宙空間的能力大大提高,用哈勃望遠(yuǎn)鏡都已經(jīng)看到了90多億光年的恒星,可以看到最暗淡的星星達(dá)到視星等-28等,是人肉眼最暗分辨率的6.3億倍。

恒星星等差亮度計(jì)算。在這里說一下星等光度差值,就是星等每相差1個(gè)等級(jí),光度相差2.512倍,絕對(duì)星等和目視星等每一等相差光度是一樣的。這樣實(shí)際上計(jì)算光度相差值就是以2.512為底數(shù),級(jí)差為冪的指數(shù),比如1等星比6等星相差5個(gè)等級(jí),其亮度差=2.512^5倍,相差約100倍。

恒星的絕對(duì)星等是假定把恒星都放在距離我們10pc(秒差距)的距離看到的亮度。1秒差距約3.26ly(光年),10秒差距就是32.6光年距離。

一般來說,質(zhì)量越大的恒星,其中心核聚變反應(yīng)越激烈,亮度就越高。但由于每顆恒星距離我們不一樣,甚至相差很遠(yuǎn),并不一定是絕對(duì)亮度更大的恒星我們看到就更亮,甚至有很多亮度很大的恒星我們根本無法看到。人類能夠看到的恒星只有約6000顆左右,絕大多數(shù)在我們周邊一個(gè)幾百光年的天區(qū)。

現(xiàn)在我們根據(jù)題意,大致能夠得出一個(gè)結(jié)論:所謂最亮恒星是指絕對(duì)亮度最亮的恒星,就是把真實(shí)亮度最大,也就是絕對(duì)星等最亮的恒星放在比鄰星位置,看看是個(gè)什么效果。

已知絕對(duì)亮度最亮的恒星。目前人類肉眼能夠看到實(shí)際亮度最亮的恒星,也是肉眼能夠看到最遠(yuǎn)的恒星叫海山二。這顆恒星坐落在船底座,質(zhì)量約太陽的120~200倍,距離我們約7500光年。由于距離太遠(yuǎn),肉眼看起來還是比較暗淡,視星等只有4.55等,但其絕對(duì)星等為-12等,亮度是太陽的540萬倍;其次是手槍星和尾宿三,視星等分別為4等和4.85等,絕對(duì)星等都為-10.8等,相當(dāng)太陽亮度的170多萬倍。

望遠(yuǎn)鏡能夠看到質(zhì)量最大恒星為r136a1星,是距離我們16.5萬光年的大麥哲倫蜘蛛星云中的一顆恒星,質(zhì)量約太陽的265~315倍,其視星等只有12.77等,人類肉眼是完全看不到的,但其絕對(duì)星等達(dá)到-12.5等,是太陽亮度的850多萬倍。

排名第二的是天鵝座的OB2-12星,絕對(duì)星等為-12.2等,是太陽亮度的630萬倍;排名第三的是船底座的HD93129A星,絕對(duì)星等為-12.1等,是太陽亮度的550萬倍。這幾顆星肉眼都看不到;排名第四的就是肉眼能看到的海山二了。

星等換算,把最亮恒星拉到比鄰星位置會(huì)怎樣?目視星等和絕對(duì)星等是可以換算的,只要知道這顆恒星與我們的距離,知道了某一種星等等級(jí),就可以進(jìn)行換算。比如知道了r136a1星距離我們16.5萬光年,其絕對(duì)星等為-12.5等,就能夠換算出其目視星等。

絕對(duì)星等是不變的,目視星等會(huì)隨著距離變化而變化。

星等換算遵循的公式為:m=M-5log(d0/d)或M=m+5log(d0/d)

這里,前面公式是已知絕對(duì)星等換算出目視星等,后面公式是已知目視星等換算出絕對(duì)星等。式中,m表示目視星等,M表示絕對(duì)星等,d0為10秒差距(32.6光年),d為天體實(shí)際距離。

根據(jù)這個(gè)公式,我們可以計(jì)算出r136a1如果移到比鄰星位置,其視星等為:

m=-12.5-5log(32.6/4.22)=-16.94

根據(jù)計(jì)算,如果r136a1的位置距離我們只有4.22光年,視星等可達(dá)到-16.94等,就是一顆很亮很亮的星。這顆星亮度比月亮要亮60多倍,但相比太陽還是差了8000多倍,因此不能說有了兩顆太陽。

我們還可以換算出OB2-12、HD93129A、海山二等恒星在比鄰星位置時(shí)的視星等:OB2-12為-16.64等、HD93129A星為-16.54等、海山二為-16.44等,這幾顆星移到比鄰星位置,亮度都差不了多少,在比月亮要亮30~50倍之間。

當(dāng)然,星等的觀測和換算還需考慮大氣視寧度、寧靜度、光污染、云、器材等多種因素,因此觀測計(jì)算結(jié)果會(huì)有一些出入,科普不是科學(xué)研究,這里只是介紹一些常識(shí),供大家參考。

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