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变星的历史

作者|潘天峰

审核|程子烜

编辑|席宇博

变星的历史
本文约1500字, 阅读约需4分钟

变星 (Variable Star) 是指亮度不稳定,经常发生变化并且伴随着其他物理变化的恒星。多数恒星的视星等几乎都是固定的。以我们的太阳来说,太阳亮度在11年的太阳周期中,只有0.1%变化。然而有许多恒星的亮度有着显著的变化。这就是我们所说的变星。

变星的历史

图1 船底座星云中的变星船底座η(图片来源于维基百科)

大约在公元1600年前后,第一次发现某些恒星光度会改变。在公元1572年以及1604年,都有超新星在天空中出现;在1592年,David Fabricius发现鲸鱼座ο星(刍藁增二)有周期性的消失现象,之后这颗星被称为米拉(Mira,拉丁字,意为“不可思议的恒星”)。

这些发现都证明恒星的世界,不像亚里士多德和一些古代的哲学家所说的,不是永恒不变的。

在这种环境下,变星的发现导致了16与17世纪初期“天文学的革命”。在1786年,已知有12颗恒星是变星,大陵五 (Algol) 变星早在1669年就被Geminiano Montanari 发现,但直到18世纪后期,John Goodricke首先指出大陵五的光变是两颗恒星相互遮掩造成的。尤其是在1890年摄影术被应用在变星发现上之后,1850年后变星被发现的数量迅速增加。在最近一版的变星总表中,我们银河系中的变星数目已经接近40,000颗,在其他星系中也有10,000颗,甚至超过10,000颗被“怀疑”是变星。

变星的历史

图2 变星总表网站(图片来源于GCVS)

变星可以是本质的或外因的其中一种类别。

本质变星:恒星的亮度由于星球自身的物理特性所而改变。这类的变星可以再往下分成三种类别。

脉动变星:在恒星演化中,半径交替的扩展和收缩,是自然老化的部分过程。

喷发型变星:恒星表面经历像闪焰或物质抛射的喷发。

激变或爆发型变星:恒星遭受大变动而改变了原有的性质,像新星和超新星。

外因变星:恒星的变化是由外在的物体造成的,像自转或是食。可以分为两种主要的类别。

食双星:本身是双星,但是因为地球独特的有利地位,当它们循着轨道运行时,偶尔会互相遮蔽到,造成光度的变化。

自转变星:恒星的变化是本身自转造成的现象。例如恒星表面有斑点(太阳黑子)影响到视亮度,或是自转速度太快变成椭圆球的形状。

这些大分类通常会以它们的原型名称命名成某个特定的种类。例如:矮新星是以双子座U为代表,因为第一颗被确认的这种型态变星是双子座U。

大约三分之二的变星都是脉动变星。天文学家爱丁顿在二十世纪三十年代发现这类变星并解释变光原因:他表示,描述星球内部的数学方程也会导致星球因不稳定产生脉动。最常见的不稳定状态就是恒星外部对流层的游离度变化导致。因为不同的游离态造成的不透明度不同,影响恒星结构中的能量转移,最终产生不稳定结构。

变星的历史

图3 亚瑟·爱丁顿(图片来源于万维百科)

假设变星在膨胀阶段:它的外层在膨胀,因而导致温度的下降,游离的程度也会降低,这会使得气体变得较为透明,因此恒星的能量更易于辐射出去。这反而导致恒星的收缩,并且游离程度也将增加。这使得气体变得不再透明,而辐射的能量暂时会被气体吸收。这使得气体被加热,导致再度的膨胀。如此的膨胀和收缩循环会持续的进行。

在某特定的星座中,第一个发现的变星依序以大写英文字母R到Z来编号,例如:仙女座R。这种命名法是阿格兰德所提出的,他是最早将星座中被发现而还没有名字的变星以拜耳尚未使用到的字母R来标示,然后使用双字母RR到RZ、SS到SZ,直到ZZ来标示在同一个星座中陆续被发现的变星;之后再被发现的则由AA至AZ、BB至BZ,直至QQ至QZ为止(其中省略掉字母J)。当这334个的字母组合用尽后,再在同一个星座中被发现的变星就采用数字与字母V结合,由V335开始的编号来排序,例如天鹅座V1500。

参考资料:

[1]变星,万维百科,https://www.wanweibaike.com/wiki-%E5%8F%98%E6%98%9F#%E7%99%BC%E7%8F%BE%E5%8F%B2

[2]太阳周期,万维百科,https://www.wanweibaike.com/wiki-%E5%A4%AA%E9%99%BD%E80%B1%E6%9C%9F

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原文始发于微信公众号(星明天文台):变星的历史

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