从天狼星到绝对星等

作者|吴霞辉

审核|赵经远

编辑|刘谭杰

“老夫聊发少年狂,左牵黄,右擎苍,锦帽貂裘,千骑卷平岗。为报倾城随太守,亲射虎,看孙郎。酒酣胸胆尚开张,鬓微霜,又何妨!持节云中,何日遣冯唐?会挽雕弓如满月,西北望,射天狼。”

—苏轼《江城子·密州出猎》

老夫聊发少年狂,左牵黄,右擎苍(图片来源于网络)

“西北望,射天狼”,其中的天狼即为冬季星空中的天狼星,但是小伙伴们可能会问了,天狼星从北半球看只能出现在东南到西南方天空,无论如何也到不了西北方,东坡老先生为什么还说“西北望”呢?是东坡老先生不认识星星吗?其实并不是这样的,天狼星在中国古代代表侵略,其位于中国二十八星宿中的井宿、弧矢星官的西北方,而弧矢刚好射向天狼,东坡老先生正是借用这个星象的内涵,表达了平息西北部地区频频侵扰北宋的西夏、辽等危险因素的愿望。

弧矢射天狼(图片来源于stellarium)

天狼星是除了太阳外我们能在天空中看到的最亮的恒星,距太阳系约8.6光年,其目视星等为-1.46等,绝对星等为1.4等。天狼星的目视星等和绝对星等为什么会相差这么多呢?小星之前已经讲解过了视星等,小伙伴们先来回忆一下小星很久之前介绍过的目视星等的含义。目视星等是地球上或者空间探测器观测到的天体亮度的一种量度,表示观测到的天体亮度,很显然它不仅与天体的实际发光本领(光度)有关,也与天体到观测者的距离有关。一些天体的光度很暗,但由于距离我们很近,所以看起来就比较亮。而那些光度很亮、距离很远的天体,其目视亮度却比较暗。为了比较天体的实际发光本领,就必须要把它们放在同一个距离上,但是这是不可能实现的。所以假想把恒星放在距离观测者10秒差距远的地方(即10pc,pc为秒差距的符号,秒差距是天文学上常用的距离单位,1秒差距=3.26光年=3.1×10^18米),所观测到的目视星等就是该恒星的绝对星等啦。通常目视星等用小写英文字母m表示,而绝对星等则以大写英文字母M表示。若恒星与观测者的实际距离用D表示,D的单位是秒差距,则目视星等和绝对星等可用公式 M=m+5-5 lgD来换算。m-M称为距离模数,则距离模数m-M=5lgD-5。

对星等与视星等的差异(图片来源于网络)

这样,只要知道了恒星的距离和目视星等,就可以算出其绝对星等。与目视星等类似,绝对星等数值越小,恒星的光度就越亮,绝对星等相差1等,则光度相差2.512倍。例如太阳,代入太阳的质量和距离,可以求出太阳的绝对星等4.8,而天狼星的绝对星等是1.4,所以天狼星的光度比太阳亮2.512^(4.8-1.4)≈23倍,但是由于天狼星比太阳离我们远得多,所以我们在地球上看到的太阳要比天狼星亮2.512^(26.8-1.46)≈1.37×10^10倍。

星名 太阳 天狼星 参宿七 参宿四 天津四
绝对星等 4.8 1.4 -6.7 -5.3 -7.2
视星等 -26.8 -1.46 0.18 0.45 1.25

对于新星、超新星、星系、类星体等天体来说,以上规律也同样适用。但是对于行星、卫星、彗星、矮行星、小行星等太阳系内非太阳天体来说,它们的绝对星等定义是完全不同的。此时,为了计算方便,这类天体的绝对星等被定义为天体在距离太阳和地球都为1天文单位处,且相位角为0°时,所呈现的视星等,这类天体的绝对星等也可以用H表示。而对于流星这种现象来说,其绝对星等被定义为流星体在天顶正上方100千米处燃烧的视星等。

行星 水星 金星 地球 月球 火星 木星 土星 天王星 海王星
绝对星等 -0.613 -4.384 -3.99 0.25 -1.601 -9.395 -8.914 -7.110 -7.00

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