天狼星的历史以及未来(夜空中最亮的恒星)

九百六十多年前的一个晴朗冬日,一代文豪苏轼在密州(山东诸城)外的铁沟行猎,天色将晚,群星闪耀,但见平岗上猎犬苍鹰,马蹄声疾,东坡先生豪气顿生,聊发一阵少年狂,成就了脍炙人口的千古名句:

会挽雕弓如满月,西北望,射天狼!

斗转星移,上千个春秋已过,无数风流人物皆化作尘土,然而这颗夜空中最亮的恒星——天狼星,依然高悬南天,璀璨夺目,作为著名的“冬季大三角”成员,即使在大城市强烈的光污染中仍旧清晰可辨。

天狼星的历史以及未来(夜空中最亮的恒星)(1)

天狼星(画面中央)以及西侧的猎户座

很多人会问:天狼星在天空中的南方,射天狼为何要向西北呢?原来,除了用天狼来比喻强敌西夏之外,词中的那把“雕弓”:弧矢九星,位置在天狼星的东南,弓弦在后,箭头朝前,正指向西北方的天狼。

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雕弓射天狼

不知是巧合还是默契,东西方的文明都把这颗超级亮星与狼或狗联系起来。在古希腊的神话里,海神波塞冬的儿子俄里翁是著名的猎手,箭法超群,他还有一只名叫西里乌斯的猎狗,忠实的陪伴他左右。而太阳神阿波罗的姐姐,月神阿尔忒弥斯,也是打猎高手。两人偶遇之后,惺惺相惜,爱情由此萌发。然而这样的天作之合却不被阿波罗所认可,不知道发了哪门子神经,硬要拆散这一对,在劝说无果后,想出了毒计:俄里翁经常在海中游泳,只留下头部露出水面,像一块黑色的岩石,阿波罗鼓动姐姐展示她的箭法,一箭射中了“岩石”,俄里翁就这样死在爱人的箭下。阿尔忒弥斯万分悲痛,苦求父亲宙斯拯救爱人,宙斯心中不忍,遂将俄里翁的灵魂引向天空,成为著名的猎户星座。俄里翁死后,猎狗西里乌斯不吃不喝,饿死在主人家中,宙斯也将它升入星空,成为大犬星座,跟随在猎户座之后,其中最亮的星,也就是猎犬的眼睛,正是天狼星。

不只是在中国和希腊,世界各地的古文明中都有天狼星的踪影,包括古埃及、印度,甚至太平洋上的波利尼西亚人。没办法,它天生就是这么高调,在所有星星中,天狼星的亮度仅次于太阳、月亮、金星和木星,视星等达到了-1.47等,让其余一众恒星黯然失色。

天狼星的历史以及未来(夜空中最亮的恒星)(3)

夜空中最亮的恒星

亿万年来,天狼星一直照耀着地球,古往今来的人们都已经习以为常。然而,这颗最常见的恒星,却有着许许多多的秘密,其中一些至今还不能解释,让我们一边欣赏星空的壮美,一边徐徐道来,讲一讲天狼星的故事。

天狼星为什么这么亮?

除了日月和大行星之外,天狼在夜空中是宙斯般的存在,发出明亮的蓝白色光芒,所以当人马君最初听说它竟然只是一颗蓝“矮”星时,不免有些惊讶!后来才了解到,正常点儿的恒星(主序星)基本都是矮星,织女星也是蓝矮星。所谓蓝矮星,是指光谱类型为O、B、A的主序星,亮度较高,质量可达太阳的几倍甚至几十倍,一点儿都不矮。相比之下,太阳是一个黄矮星,还有很多更小更暗的红矮星和棕矮星。

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天狼星表面想象图

天狼星(准确来说,是天狼星A,后面会解释)的质量大约是太阳的两倍,直径大约是太阳的1.7倍,而光度达到了太阳的25倍以上。听起来已经很强悍了,但这点儿资本在恒星界根本拿不上台面,那些质量达到太阳几十上百倍,光度高达太阳几十万倍的怪物在宇宙中比比皆是。那天狼为何会如此突出呢?原因再简单不过:离得近呀!

天狼星与地球的距离是8.6光年,或者说81万4千亿公里。看官会说这也算近?相对宇宙中其它的亿万颗恒星而言,8.6光年已经算是近到家了。要知道除太阳之外,离我们最近的恒星是半人马座的比邻星,一颗红矮星,距离地球4.2光年。除去半人马座三星之外最近的恒星是巴纳德星,同样是红矮星,距离为6光年。所以,天狼星真的不算远,在这样近的距离上一颗光度达到太阳25倍的恒星,结果就是它会相当的亮!

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天狼星与太阳的大小对比

由于天狼星超凡脱俗的亮度,波利尼西亚人用它为大洋上的独木舟导航,而古埃及人以天狼星和太阳在地平线上同升作为新年的第一天,并认为从这天起尼罗河开始泛滥,这是因为天狼星在天空中的位置离太阳较远,亮度又高,不易被掩盖在一片晨光中,并且它偕日升的时间正是盛夏的开始。

不是只有一匹“天狼”

如果天狼只是一颗亮星的话,刷出的存在感还不够强,然而这匹狼显然不甘于此,它对现代天文学的发展还有着里程碑式的意义。1676年,爱德蒙·哈雷(就是发现哈雷彗星的那位)在南大西洋圣赫勒拿岛上观测了天狼星的位置,后来,当他与1800年前托勒密记录的位置作比较时,发现天狼星向南移动了一个满月的距离,原来恒星的位置不是固定的!这一结果推翻了上千年来的假设,为天文学掀开了崭新的一页。(也有说是唐代高僧一行最先发现恒星移动)根据最新的观测,天狼星正在靠近太阳系,因而会变得越来越亮,在6万年后达到峰值,那时的景象想必十分壮观。

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超亮的天狼星

而天狼星另一个奥秘埋藏得更深,直到1834年才露出端倪:天才的德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔在观测天狼星时,发现了它的运动是一个曲线,并由此推断附近有一个质量很大的暗星,其引力导致天狼星的运行偏离了直线。1862年,美国人克拉克制造了口径为 46 厘米的折射望远镜,第一次发现了主星旁边那个看不见的“伴侣”,证实了天狼星是一个双星系统:由天狼星A和天狼星B构成,前面所描述的天狼星实际上指的都是比较大的天狼星A,它们以50年的周期相互绕转。

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天文望远镜拍摄的天狼星和伴星

而那颗隐藏在天狼星A夺目光芒之下的天狼星B,引起了人们的极大兴趣,通过双星运动轨迹可以测得,它的质量接近太阳的1.1倍,而根据亮度、距离、光谱推算出的体积,竟然跟地球差不多大,这意味着天狼星B上物质的密度达到了每立方米1000万吨,是一颗罕见的白矮星!它是第一个被确认的白矮星,对研究恒星演化过程意义重大。

白矮星的密度为什么这么高,网上有很多解释,这里就不赘述了,简单来说就是在恒星演化晚期,中心区域的核聚变反应逐渐熄灭,无法再靠辐射压来对抗强大的引力,导致物质被压缩,原子之间的距离缩短,直到电子的简并压可以与引力抗衡为止,这时将再次稳定下来,形成了星核,也就是白矮星。

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天狼星B与地球大小相当

据天文学家推测,天狼星B这个不起眼的“小狼”,曾经也是个庞然大物,是一颗质量可达太阳5倍的恒星,比现在的天狼星A还要大,大约1.2亿年前,天狼星B的寿命走到了尽头,爆发成为新星,形成了行星状星云,当时的恐龙有幸目睹了这一精彩事件。现在那朵行星状星云已经消散的无影无踪,只留下了微小而黯淡的白矮星。

危险的伴星

与其它普通白矮星有一点不同的是,天狼星B的质量达到了太阳的1.1倍,这个数字透出了一丝危险的气息。因为有一个“钱德拉·塞卡”极限,即1.44倍太阳质量,一旦白矮星的质量达到了钱德拉·塞卡极限,电子简并压将无法对抗压力,星体将再度压缩,以至触发碳、氧等元素的聚变,而这种聚变将以爆轰的方式发生,整个白矮星将被炸得粉碎,释放出极其巨大的能量,原来的星体消失,所有物质被喷发到宇宙中。这种形象被称为Ia型超新星爆发。

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超新星爆炸

虽然Ia型超新星在宇宙中很常见,但如果天狼星B发生这种爆发的话,地球可就不是看热闹的吃瓜群众了。因为它离地球太近,根据推算,如果发生Ia型超新星爆发,天狼星B的光度将达到太阳的50亿倍,视星等达到-22.2等,超过满月的5200倍,真正做到了与日月同辉!而万一它的自转轴正好对准地球的话,爆发产生的伽马射线暴将会把地球上的生命一扫而光,引发彻底的大灭绝。

庆幸的是,现在天狼星B周围没什么物质供它吸取,它的质量并未增加。但10亿年后,天狼星A将膨胀成为红巨星,变得非常虚胖,届时天狼星B可能会借机攫取它的物质,增加质量,引发超新星爆炸。

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天狼星B吸取到足够的质量,然后DUANG……

不过各位也不用过于担心,计算表明天狼星A即使变成红巨星,它与天狼星B的距离仍然较远,不会被后者抢夺物质,看到这里,人马君扑通扑通的小心脏才略微平静了一些,不禁想到,中国古代以弧矢九星瞄准天狼,防止其乱动,难道就是担心它爆发?

天狼星颜色之谜

看完了上面惊心动魄的故事,咱们还是聊点儿轻松愉快的内容吧。古希腊天文学家托勒密,以及古罗马政治家西塞罗、诗人贺拉斯等,都曾经说过天狼星是红色的。不仅是欧洲,在古巴比伦的泥版文书中,也有红色天狼星的记载,这明显与现在人们看到的蓝白色相悖。难道是这些古人都看错了?

还真有可能是看错了,因为中国古代典籍的记载是白色,古罗马也有其它人说是蓝色,但既然有这么多人坚持红色观点,咱们还是要探究一下。

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古希腊天文学家托勒密

如果天狼星真的曾经是红色,有一种可能就是当时天狼星B还没有变成白矮星,而是一颗红巨星,就像参宿四那样。但这里有个矛盾:托勒密他们生活的年代距今不过2000多年,如果在这期间天狼星B经历了新星爆发,转化为白矮星,这将是一个非常壮观的事件,不可能在历史上悄无声息,而且爆发形成的行星状星云也不会这么快就消失。因此这种说法显然是不能成立的。

人马君还看到另一种说法,认为天狼星是三星系统,除了A和B之外,还存在一颗质量更大的中子星或者黑洞,从原本是红巨星的天狼星B上不断吸取物质,在几千年内吸光了它的外壳,只留下了白矮星。但是这种说法的硬伤也很明显:如果存在这样一个大质量天体,在距离这么近的地方,它必然会对天狼星A和B的运行造成显著的影响,不可能什么也观察不到。所以,这种说法也不可取。

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黑洞攫取恒星的物质

更直接的观点是托勒密看错了,把附近的红巨星大角星错认为天狼星,或者他只是读了贺拉斯等人的书,并没有自己观察。这个就有点太贬低托勒密了,虽然这位先生闹出过很多错误,但人家毕竟是天文学家,如此显眼的天狼星都能认错,那他还搞什么天文呀?

如今,关于天狼星在古代为什么会出现红色,仍然笼罩在一团迷雾中,留待以后再解开。

写在最后

到此为止,夜空中最亮的恒星——天狼星的故事为大家介绍完了,虽然有班门弄斧之嫌,但人马君从小就对这颗星有着特殊的感觉。它实在是太亮了,还经常眨眼,就像是一个有生命的活物。

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夜幕中的天狼星

据说1977年发射的旅行者2号探测器正朝着天狼星的方向前进,将在29.6万年后抵达它的附近,如果像一些不靠谱的传言所说,有“天狼星人”存在的话,也许它们能收到我们传递的信息呢!

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