变 星
变 星
恒星是运动的,一种表现就是变星的存在。恒星在它的一生中,光度总是要变化的。变星是指在不长时间(从几十年、上百年到一天)内就可以看出其光度变化的恒星。太阳不是变星,因为人们从开始观测它以来尚未发现它的亮度有看得出来的变化。变星的光度变化原因是这些星在进行着周期性的膨胀和收缩,即在“脉动”着,脉动周期有短到只有1个多小时的,也有长到两三年的。这类变星称为脉动变星。另一类变星的光度变化很剧烈,有的在几天之内光度就猛增几万倍,这一类变星称为爆发性变星。变星和天体史研究关系很密切。下面简要描述一下3类脉动变星和3类爆发性变星,它们都和恒星的演化有密切关系。
造父变星
造父变星是最著名的脉动变星。它的典型代表是仙王座星,因为中名造父一,所以这类变星叫做造父变星。造父变星的光变幅(光度变化的幅度)从0.1到2星等,光谱型从F型到K型都有,光变周期从1.5天到80天。周期越长,光度越大。例如,周期1.5天的,绝对星等为-2.1;周期30天的,绝对星等为-2.9。这个关系称为周光关系,可以利用它来定出造父变星所在的那个天体系统(星团、星系)的距离,所以造父变星被称为“量天尺”。近年来,恒星演化研究中的一个重大发现,就是确定了脉动变星是恒星演化的一个阶段。
天琴RR型变星
这种脉动变星和造父变星的不同在于:①光变周期较短,从0.05天(1.2小时)到1.5天。②光谱型较早,都是A型。③光变幅较小,不超过半等。④光度较小。造父变星的绝对星等都等于或小于-2.1,即光度为太阳的590倍以上,周期越长,光度越大。天琴RR型变星的绝对星等几乎都是+0.5,光度为太阳的98倍,彼此间光度的差别很小,因此天琴RR型变星也可以当作“量天尺”使用。因为光度知道了,只要量出视亮度,就可以算出距离来。⑤空间分布大不一样。造父变星集中于银河系的赤道面(银道面)附近,天琴RR型变星则大多离银道面很远。
蒭藁型变星
这种脉动变星的周期比前两种长,从80天到1000天。光谱型则较晚,大多是M型。光变幅较大,从2.5等到8等。典型星是鲸鱼座o星。这个星中名蒭藁增二,所以这类变星称为蓊藁型变星。
上述三类脉动变星,到1972年,在银河系内已发现各有706、4433和4566个,估计在银河系里的总数分别为5万、17万和140万个。
新 星
我国历代史书里有不少关于客星的记载。在某一星宿里突然出现了一个原来没有的星,就称为“客星”,好比外来的客人,有时也叫星孛。早在殷代甲骨卜辞里就有这种记载。在我国古代文献《汉书》和《文献通考》里记载有:“汉高帝三年七月有星孛于大角,旬余乃入。”这是指公元前204年出现的新星,“大角”是牧夫座a星,《汉书·天文志》又载:“汉元光元年六月客星见于房。”房宿是二十八宿之一,即天蝎座最右边(蝎子头顶)部分。这是公元前134年时出现于天蝎座的新星。西方观测到并记录下来的第一个新星就是这一个。新星实际上并不新,而是很旧很老的,是恒星演化到后期由于某种原因发生爆发。爆发时抛出大量物质,光度在几天内增加几万倍甚至几百万倍,以后光度又缓慢下降。爆发更猛烈的则成为超新星。我国古书上记载的客星、星孛,大部分是彗星,只有70多个是新星、超新星。
银河系里已发现的新星超过170个,这还不包括几种爆发没有新星猛烈,但爆发不止一次的爆发性变星。例如已发现了10个再发新星,每过几年到几十年就爆发一次,光度增加几十到几百倍。还有双子u型星,每几个月就爆发一次,光度增加几倍到100多倍。
超新星
超新星的爆发比新星猛烈得多,光度增加上千万倍到超过1亿倍,达到太阳光度的10亿倍以上。很多超新星爆发后完全瓦解为碎片、气团,不再是恒星了。只有少数的超新星留下了残骸——质量比原来小得多的恒星,和在它周围向外膨胀着的星云。金牛座里的蟹状星云就是这样一个天体,它是目前被研究得最多的一个天体。在星云的中心部分有一个不太亮的恒星,它就是超新星爆发后的残骸。星云目前以1300千米/秒的速度膨胀着。超新星爆发时抛射物质的速度一般是1万千米/秒左右(新星是每秒几十、几百,最多2000多千米/秒),1972年在一个河外星系里出现的一个超新星,抛射物质的速度达到2万千米/秒。
超新星爆发
银河系里被人们观测到并记录下来,确定为超新星的只有7个,它们就分别是公元185年、393年、1006年、1054年、1181年、1572年和1604年出现的超新星。其中1054年出现的就是形成蟹状星云的那个超新星,我国宋代史书里对这颗超新星的出现有详细地记载。此外,在银河系里有10来个无线电辐射很强的天体,称为射电源,它们有的只是星云,有的是一组向四面八方飞奔的碎片,很可能是超新星的遗迹。估计银河系里平均每50年左右出现1个超新星。
新星、超新星对天体演化研究之所以重要,是因为它们或它们的大部分,是恒星演化的一个阶段。
金牛T型变星
这是到1945年才开始发现的一类变星。它有下列几个特点:①光度变化不规则,没有固定的周期,光变幅也不固定,一般是两三等。②光谱有发射线,其强度随着光度变化而变化。光谱的紫外波段和红外波段的辐射比一般恒星强,强度随着光度变化而变化。③在赫罗图上这类变星都位于主星序上方,集中于一条和主星序平行的带内,从B到M型都有,F、G、K型较多。④这类变星常有星云和它们在一起。⑤这类变星常是成群出现。⑥锂这个元素在这类变星里特别多。