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第12章 太阳系外的复杂天体(1)

聚星

如果有3~7颗恒星在引力作用下聚集在一起,组成的恒星系统就被称为聚星。由三颗恒星组成的系统又称三合星,四颗恒星组成的系统称四合星,如此类推。大熊星座中的开阳星,是一颗有名的聚星。多年观测表明,这两颗恒星之间有力学联系。

联星:如果用望远镜观测星空,常可看到一些恒星两两成双靠在一起。当然,这其中很多只是透视的结果,实际上两颗星相距遥远,只是都在一个视线方向上而已。但天文学家发现,其中占不少比例,两颗星之间存在力学联系,相互环绕转动。这样的两颗恒星被称为双星。组成双星的两颗恒星都称为双星的子星,其中较亮的一颗称为主星;较暗的一颗称为伴星。有的主星和伴星亮度相差不大,有的相差巨大。

光学双星:光学双星亦称“视双星”、“假双星”。通过望远镜观测,光学双星是彼此很靠近的两颗星,但实际上在视线方向相距很远,只是在方位角接近(在1角秒以内),彼此并无力学关系,即彼此不互相绕转。

X射线双星:由一颗寻常的恒星和一颗发射X射线的子星组成的蚀双星。发射X射线的子星的性质,可通过X射线的脉动周期和估计质量来推测。目前,多数学者认为X射线子星是中子星或黑洞之类的致密星。

目前,已确认为双星的X射线源如小麦哲伦云X-1﹑天鹅座X-1﹑半人马座X-3等。在X射线双星系统中,通常认为X射线由光学恒星快速流出的物质被吸积到致密X射线子星上而引起。致密星表面引力场很强,落向致密星的物质可获得很大能量。这部分能量可转变为X射线波段的辐射能量。

三星:在中国古代天文学上,指视觉上三颗明亮而接近的恒星,如参宿三星(在猎户座,参宿一、二、三)、心宿三星(在天蝎座,心宿一、二、三)等,但实际上多为无实际联系的三颗不同系统恒星。

小知识

X射线暴

天体的X射线突然激增的天文现象。1974年首次被卫星发现,后被认为是20世纪70年代天文学上的重大发现。这种爆发在1秒钟内,X射线强度可增大20~50倍,且会快速重复出现爆发,但又无规律的周期。

按爆发间隔长短可分两类:Ⅰ型间隔时间为几小时到几天,Ⅱ型相隔几秒到几分钟。调查表明,X射线暴多位于银道面附近,也有少数来自球状星团。

星协

星协主要由光谱型大致相同、物理性质相近的恒星组成的具有物理联系的系统。这一概念由苏联天文学家阿姆巴楚米扬于1947年提出。其特征为比疏散星团更松散,其成员星空间密度甚至低于周围星场;大致呈球状,向银道面高度集结,并常处在星云附近。它是很年轻的不稳定的恒星系统。

OB星协:年轻的星协,拥有10~100颗大质量的O、B型恒星。它们应是在同一个巨大分子云中诞生的小个体,一旦外面的气体和尘埃被吹散后,剩余的恒星便不在受拘束而开始飘散。O型星生命都很短暂,约在百万年后就会发展成超新星。这样就使OB星协通常都只有几百万年或更短年龄,在星协中的OB星会在1000万年内耗尽其燃料。最靠近的OB星协是天蝎-半人马星协,距离太阳约400光年。在大麦哲伦星系和仙女座大星系也都有OB星协,这些星协的结构非常松散,直径可横跨过1500光年。

T星协:T星协是包含有年轻的婴儿恒星金牛T星的星协,这是在进入主序星之前的原恒星。

T星协中大约有1000颗金牛T星,最靠近的例子是距离太阳只有140光年的金牛-御夫T星协。其他T星协的例子还有南冕T星协、豺狼T星协、蝘蜓T星协和船帆T星协。T星协经常在它们形成的分子云附近被发现,但并非完全如此。

R星协:R星协是照亮反射星云的星协。由于形成这些恒星的分子云都不大,使这些年轻恒星集团拥有的主序星质量都不大,使天文学家得以观察附近暗星云的本质。因为R星协的数量比OB星协更丰富,可用以追踪银河系中螺旋臂的结构。麒麟R2是R星协的一个例子,距离太阳约830±50秒差距。

星群

星群,天文学上出现在地球天空上的一种非正式星座形态的恒星集团。像星座一样,它们基本由一些在相同方向上的恒星组成,但并无物理上的实质关联性,经常在与地球的距离存在明显不同。一个星群可由同一个星座的恒星组成,也可是来自多个不同星座的恒星。它们主要由简单的形状或少数恒星构成,使它们很容易被辨认。

移动星群:移动星群,在天文学上指具有相似年龄、金属量和运动(径向速度和自行)的一群恒星。因此,在移动星群中的恒星可能几乎在同一时间从同样的气体云中形成,但它们组成的星团随即被潮汐力打乱掉。多数恒星在拥有数打至数10万颗成员的星协或星团中形成。这些星协和星团会随时间的流逝而失去一些组织松散但性质相近的成员,成为移动星群。移动星群有些很年轻(5000万年,天龙座AB移动星群),也有的很老(20亿年,HR1614移动星群)。

星族

星族是银河系及任一河外星系内大量天体的某种集合。按恒星在星系里的分布、所处演化阶段和物理特性,可分为两个星族。星族Ⅰ分布在银河系和其他旋涡星系的盘状部分和旋臂上,主要是青白色星、主星序里的星和疏散星团里的星;星族Ⅱ分布在球状星团里、椭圆星系里和旋涡星系的核心部分,包括红巨星、天琴RR型变星和亚矮星。星族Ⅰ恒星的金属含量比星族Ⅱ多,可能较年轻。

在太阳附近,星族Ⅰ恒星主要沿圆形轨道绕银河系的中心运动,星族Ⅱ恒星的轨道主要是椭圆形的。星族Ⅰ如同太阳包含丰富的比氢和氦重的元素;星族Ⅱ相对较少,仅含有少量重元素。天文学家称它们为贫金属星,它们都很古老,但仍然含有源于第一代恒星的少量碳、氧、硅及铁。

第一星族:第一星族星指富金属星,是年轻的恒星,金属量最高。如地球的太阳就是富金属,它们通常都在银河系的螺旋臂内。一般来说,最年轻的恒星,越极端的第一星族星被发现的位置越在最周边。如此类推,太阳被认为位居第一星族星的中间。第一星族星有规则的绕银心的椭圆轨道和较低的相对速度。高金属量的第一星族星更适于产生行星系统,而行星,尤其是类地行星,则由富含金属的吸积盘形成。

第三星族星:第三星族星指无金属星,是假设中的星族,是在早期宇宙中应形成的极端重和热,并不含金属的恒星。它们的存在经由宇宙中非常遥远的重力透镜星系找到间接证据,它们的存在也是基于宇宙大爆炸不可能创造重元素。

星系

恒星系,或称星系,是宇宙中庞大的星星之“岛屿”,也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。迄今为止,人们已在宇宙观测到约1000亿个星系。它们中有的离人们较近,可清楚观测到它们的结构;有的极之遥远,目前所知最远的星系离人们约130亿光年。

旋涡星系:旋涡星系外形呈旋涡结构,有明显核心,核心呈凸透镜形。核心球外是一个薄圆盘,有几条旋臂。

旋涡星系是目前观测到的数量最多、外形最美丽的一种星系。它的形状很像江河中的旋涡,因此得名。旋涡星系的旋臂里含有大量蓝巨星、疏散星团和气体星云。仙女座星系M31便是一个典型的旋涡星系,且离银河系很近(距太阳220万光年),用肉眼能隐约看到它,宛如天穹上漂浮着的一片薄云。

棒旋星系:一种有棒状结构贯穿星系核的旋涡星系,在星系分类中用符号SB表示,以区别于正常螺旋星系S。在全天的亮星系中,棒旋星系约占15%。在运动方面,棒旋星系的核心常为一个大质量的快速旋转体,运动状态及空间结构复杂,棒状结构内部和附近气体和恒星都有非圆周运动;星系盘在星系的外部似乎居主要地位,占星系质量的很大比例。

透镜状星系:透镜状星系在哈勃星系分类中介于椭圆星系和旋涡星系间的星系,其形状呈扁平盘状,类似椭圆星系;但同时旋臂结构不明显,类似旋涡星系。