[分享]第 十 三 章 --- 雙 星 、 變 星 、 星 團 及 星 雲

[分享]第 十 三 章 --- 雙 星 、 變 星 、 星 團 及 星 雲

E.T 於 星期三 四月 16, 2003 1:08 pm


第 十 三 章 --- 雙 星 、 變 星 、 星 團 及 星 雲

我 們 的 太 陽 在 太 空 中 孤 獨 地 發 放 穩 定 的 光 芒 , 但 在 宇 宙 中 , 很 多 星 星 並 不 會 單 獨 地 存 在 , 而 是 和 其 它 恆 星 組 成 雙 星 或 甚 至 多 重 星 系 統 。 另 一 方 面 , 有 些 星 則 會 改 變 光 度 , 我 們 叫 它 們 為 變 星 。 在 這 一 章 , 我 們 亦 會 談 到 星 團 和 星 雲 。 這 些 天 體 都 和 恆 星 的 演 化 有 密 切 的 關 係 。

雙 星

在 天 空 中 , 不 少 恆 星 會 在 相 互 的 引 力 下 互 相 繞 著 對 方 運 行 , 假 若 系 統 只 有 兩 顆 星 , 我 們 會 稱 之 為 雙 星 , 若 有 三 顆 或 更 多 的 星 互 相 影 響 , 我 們 則 稱 之 為 多 重 星 或 聚 星 。 事 實 上 , 宇 宙 中 超 過 50% 的 恆 星 為 雙 星 或 多 重 星 。
根 據 雙 星 發 現 的 經 過 , 我 們 可 以 把 雙 星 分 為 五 類 , 有 些 雙 星 系 統 可 同 時 屬 於 超 過 一 種 類 型 。

目 視 雙 星 : 若 雙 星 中 所 有 成 員 皆 可 以 看 得 到 , 我 們 便 稱 之 為 目 視 雙 星 。 要 注 意 的 是 , 看 來 緊 靠 在 一 起 的 星 並 不 等 於 它 們 之 間 果 真 有 甚 麼 引 力 關 係 , 它 們 可 能 其 實 相 隔 甚 遠 , 只 是 剛 好 在 同 一 方 向 罷 了 , 我 們 稱 這 種 假 雙 星 為 光 學 雙 星 , 例 子 著 名 的 開 陽 雙 星 ( 大 熊 座 ) , 這 種 「 雙 星 」 沒 有 任 何 物 理 上 的 重 要 性 。

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分 光 雙 星 : 有 些 雙 星 十 分 遙 遠 , 又 或 者 太 緊 靠 在 一 起 , 即 使 用 望 遠 鏡 也 無 法 把 他 們 分 解 開 來 。 雖 然 我 們 不 能 直 接 測 知 這 是 雙 星 , 但 我 們 仍 可 以 從 研 究 它 們 的 光 譜 得 知 很 多 有 用 的 資 料 。 雙 星 系 統 的 軌 道 運 動 所 造 成 的 多 普 勒 效 應 ( 請 參 閱 第 五 章 ) , 會 令 光 譜 中 的 吸 收 線 產 生 周 期 性 的 偏 移 , 讓 我 們 得 知 這 系 統 的 公 轉 周 期 。 這 些 利 用 光 譜 分 析 發 現 的 雙 星 稱 為 分 光 雙 星 。

食 雙 星 : 有 些 雙 星 系 統 , 其 中 一 顆 星 會 在 另 一 顆 星 前 經 過 , 產 生 周 期 性 的 光 度 變 化 , 我 們 稱 這 種 雙 星 為 食 雙 星 , 基 本 上 我 們 可 以 把 食 雙 星 看 成 為 目 視 雙 星 的 一 種 。 食 雙 星 是 變 星 的 一 種 。 下 圖 是 典 型 食 雙 星 大 陵 五 的 圖 解 及 變 光 曲 線 。

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相 接 雙 星 : 這 種 雙 星 系 統 , 子 星 間 的 距 離 十 分 接 近 , 強 大 的 引 力 不 單 只 把 恆 星 拉 扯 至 變 形 , 更 造 成 子 星 間 出 現 物 質 交 換 , 把 兩 星 連 接 起 來 。

天 體 測 量 雙 星 : 有 時 雙 星 的 其 中 一 位 成 員 會 由 於 某 些 原 因 而 不 可 見 , 但 我 們 仍 可 憑 藉 恆 星 在 天 空 的 移 動 情 況 得 知 伴 星 的 存 在 。 由 於 雙 星 會 繞 著 共 同 質 心 運 行 , 所 以 假 若 某 星 有 隱 形 伴 侶 , 它 便 會 以 波 浪 形 而 非 一 般 的 直 線 運 行 。 天 狼 星 的 伴 星 就 是 用 這 個 方 法 發 現 的 。

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只 要 研 究 雙 星 的 互 繞 周 期 , 便 可 以 計 算 出 子 星 的 質 量 及 大 小 。 對 於 孤 獨 的 恆 星 , 類 似 的 資 料 是 很 難 得 到 的 。

變 星

有 些 星 的 光 度 會 出 現 變 化 , 我 們 稱 之 為 變 星 。 變 星 種 類 繁 多 , 科 學 家 通 常 會 用 圖 來 顯 示 恆 星 亮 度 隨 時 間 的 變 化 , 這 種 圖 稱 為 光 變 曲 線

食 變 星 : 這 是 食 雙 星 所 造 成 的 假 變 星 。 當 子 星 經 過 伴 星 的 前 後 , 由 於 兩 星 重 疊 , 所 以 整 體 亮 度 會 下 跌 , 再 加 上 雙 星 的 運 動 是 周 期 性 的 , 所 以 光 變 曲 線 亦 會 出 現 同 一 周 期 的 變 動 。 要 注 意 的 是 , 並 不 是 所 有 雙 星 系 統 都 是 食 變 星 , 互 掩 現 象 的 出 現 主 要 取 決 於 雙 星 軌 道 平 面 的 傾 角 。

脈 動 變 星 : 和 食 變 星 不 同 的 是 , 有 些 恆 星 的 光 度 變 化 是 內 部 因 素 所 造 成 的 。 例 如 脈 動 變 星 就 是 恆 星 本 身 不 斷 膨 脹 收 縮 , 造 成 光 度 亦 出 現 相 應 的 變 化 。

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最 著 名 的 變 星 類 型 莫 過 於 造 父 變 星 , 上 圖 便 是 這 類 變 星 的 典 型 光 變 曲 線 。 它 們 的 光 變 周 期 由 數 日 至 數 月 不 等 。 最 特 別 的 是 , 它 們 的 光 變 周 期 和 光 度 有 直 接 的 關 係 , 周 期 越 長 , 亮 度 越 大 。 所 以 , 只 要 知 道 某 一 造 父 變 星 的 周 期 , 我 們 便 可 得 知 它 的 絕 對 星 等 , 只 要 和 它 的 視 星 等 作 比 較 , 便 可 以 求 得 它 和 我 們 的 距 離 。

但 你 可 能 會 問 : 「 我 們 怎 樣 得 知 造 父 變 星 的 光 變 周 期 ─ 光 度 關 係 ? 」 要 弄 清 這 個 關 係 , 我 們 要 知 道 不 同 造 父 變 星 的 光 度 和 光 變 周 期 數 據 , 量 度 光 變 周 期 當 然 不 是 問 題 , 但 要 得 知 一 顆 恆 星 的 光 度 , 我 們 首 先 要 得 知 它 的 距 離 , 這 時 便 須 借 助 好 像 視 差 法 等 其 他 量 度 天 體 距 離 的 方 法 。 事 實 上 , 科 學 家 首 先 找 一 些 離 我 們 較 近 的 造 父 變 星 , 找 出 它 們 的 光 變 周 期 與 光 度 的 關 係 , 然 後 假 設 這 個 關 係 對 遙 遠 的 同 類 變 星 依 然 適 用 。 利 用 已 知 而 可 靠 量 度 近 距 離 天 體 的 量 天 尺 , 去 校 準 量 度 更 遠 距 離 天 體 的 量 天 尺 , 是 科 學 家 常 用 的 慣 技 。 要 量 度 茫 茫 宇 宙 中 不 同 天 體 的 距 離 , 科 學 家 往 往 須 要 用 到 不 同 的 量 天 尺 , 原 因 是 根 本 沒 有 一 種 量 天 尺 可 以 對 所 有 距 離 天 體 同 樣 有 效 。 不 同 的 量 天 尺 組 成 了 一 套 完 整 的 量 天 階 梯 , 而 造 父 變 星 便 是 這 階 梯 中 不 可 或 缺 的 其 中 一 環 。

爆 發 變 星 : 脈 動 變 星 的 光 度 會 周 期 性 地 改 變 , 但 有 一 些 恆 星 的 光 度 會 在 毫 無 先 兆 下 變 得 光 芒 萬 丈 , 這 種 恆 星 ─ 包 括 新 星 和 超 新 星 ─ 皆 統 稱 為 爆 發 變 星 。 新 星 通 常 是 雙 星 , 物 質 會 由 一 顆 子 星 轉 移 至 另 一 顆 子 星 , 當 目 的 地 恆 星 表 面 上 或 附 近 積 聚 了 足 夠 的 物 質 時 , 便 會 發 生 爆 炸 。 至 於 超 新 星 , 我 們 會 在 第 十 六 章 論 及 。

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星 團

星 團 是 恆 星 被 彼 此 引 力 所 束 縛 的 恆 星 集 團 。 相 對 於 多 重 星 , 星 團 內 恆 星 的 數 目 多 很 多 , 由 數 十 以 至 數 百 萬 顆 不 等 。 在 星 團 內 的 恆 星 通 常 是 同 時 形 成 , 所 以 星 齡 會 差 不 多 。 當 然 , 成 員 星 和 地 球 的 距 離 亦 會 差 不 多 , 因 此 大 大 簡 化 了 對 成 員 星 的 分 析 。 例 如 它 們 的 相 對 視 星 等 便 和 相 對 絕 對 星 等 一 樣 。

星 團 分 為 二 種 :

疏 散 星 團 : 疏 散 星 團 包 含 數 百 顆 成 員 星 , 星 齡 一 般 較 淺 。 疏 散 星 團 的 直 徑 一 般 少 於 100 光 年 。 由 於 成 員 星 距 離 較 遠 , 組 織 鬆 散 而 形 狀 不 規 則 , 所 以 稱 為 疏 散 星 團 。 M45 金 牛 座 七 姊 妹 星 團 便 是 其 中 一 個 著 名 例 子 。

球 狀 星 團 : 球 狀 星 團 在 100 光 年 範 圍 內 , 便 已 緊 密 地 擠 了 超 過 一 萬 顆 恆 星 。 和 疏 散 星 團 相 比 , 星 齡 一 般 較 老 。 著 名 例 子 包 括 M80 天 蝎 座 球 狀 星 團 。

星 雲

在 浩 瀚 的 宇 宙 中 , 大 部 分 地 方 的 粒 子 密 度 約 為 每 立 方 厘 米 有 一 顆 原 子 , 但 宇 宙 中 一 些 角 落 , 粒 子 密 度 卻 達 1000 原 子 / 立 方 厘 米 ( 空 氣 的 密 度 約 為 1019 原 子 / 立 方 厘 米 , 而 人 類 所 能 製 造 最 好 的 真 空 約 為 107 原 子 / 立 方 厘 米 ) , 這 些 地 區 稱 為 星 雲 。 一 個 典 型 的 星 雲 大 小 足 有 數 百 光 年 , 主 要 由 氣 體 及 塵 埃 組 成 。 例 子 有 M42 獵 戶 座 大 星 雲 。

星 雲 本 身 不 會 產 生 能 量 , 只 能 依 靠 散 射 恆 星 的 光 芒 , 才 能 為 人 所 見 。 但 有 些 星 雲 附 近 有 熾 熱 的 恆 星 , 因 此 星 雲 的 氣 體 被 星 光 電 離 而 發 出 紅 光 。 星 雲 是 恆 星 的 誕 生 地 。 ( 註 : 不 要 把 星 雲 和 將 在 第 十 五 章 中 討 論 到 的 行 星 狀 星 雲 混 淆。 )
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E.T

 
文章: 1486
註冊時間: 2003-03-29
來自: 香港






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