第11版:科技前沿 PDF版下载

解放军报客户端

兵在掌上阅 亮剑弹指间

天上星星到底有多大


■李会超

太阳是距离我们最近的恒星。当人类较准确测定地球和太阳间的距离后,便能测量出太阳直径的两端对于地球上观测仪器形成的夹角大约为0.5度,以此换算成弧度并乘以太阳与地球间距离,就可确定太阳的大小了。太阳直径约为139万公里,是地球直径的109倍。

对于一些大而亮的恒星,同样可采用这种比较直接的方法确定其大小。例如,早在1920年,美国天文学家迈克逊就已使用威尔逊山天文台的2.5米望远镜,测量出参宿四星的角直径,进而推算出了它的大小。

时至今日,人们已较精确地测量出参宿四星的直径大约是太阳直径的500~1000倍,属于红超巨星的范畴。像参宿四星这样可直接进行大小测量的恒星,约有几十颗。它们的共同特点是:本身个头巨大,与地球的距离并不十分遥远。对于大部分恒星来说,它们在望远镜中的成像已超过望远镜分辨极限,无法准确测出其角直径,因而无法获得其大小数据。

根据热力学有关定律,恒星的光度与直径及温度存在对应关系。科学家可通过光谱和天体测距等方面的信息,得出恒星的光度和温度,继而反推出恒星的直径,并获取恒星大小的信息。这也是目前最普遍适用的测量方法。

根据恒星相对于太阳的大小,科学家又对恒星加以分类:直径是太阳10倍到100倍的恒星,被称为巨星;直径达到太阳直径1000倍的恒星,被称为超巨星;而直径小于太阳的恒星,则被称为矮星。

金牛座中耀眼的橙红色毕宿五星,表面温度约是太阳的0.7倍,光度却是太阳的443倍。如此强烈的光度,来源于其巨大体积。据估计,毕宿五星的直径约是太阳的40倍,属于巨星范畴。夜空中最亮恒星天狼星A旁,还有一颗相对暗弱的天狼星B。虽然其温度是太阳的4倍,光度却仅相当于太阳的1/40。经过估算,其直径仅为太阳直径的1%,个头与地球差不多,属于矮星范畴。

除了使用光度与直径、温度的关系推算恒星的直径外,科学家还能通过一些其他方式测量恒星直径。比如,由于月球运动,一些恒星会被月球遮挡。如果能连续记录下恒星被月球遮挡过程中的亮度变化情况,就能计算出月球边缘从开始遮挡到完全遮挡恒星的时间。结合已精确测量的月球运动,即可推算出恒星的直径。不过,这种方法同样受望远镜分辨率限制。

在宇宙中,“掩星现象”会发生在双星系统中。双星系统是两个恒星互相围绕对方旋转而形成的天体系统。由于两颗恒星可能互相遮挡彼此的光芒,因此从地球上测量到的双星系统,总亮度会因遮挡而发生变化。如果我们能测量出双星系统中的光谱信息,通过特定谱线红移或蓝移的多普勒现象,就能测定双星旋转运动情况。再结合亮度变化曲线给出的时间信息,即可得到两颗星各自的大小。

根据目前观测资料来看,恒星家族中的个头差异很大。个头最小的中子星,直径已缩小至10公里量级,与地球相比都显得十分渺小。但它的质量堪比太阳,具有相当惊人的密度。而个头最大的红巨星,直径可达太阳的2000倍。如果将这样的恒星挪到太阳系,木星轨道以内的行星将全部被它吞并。

无论是中子星还是红巨星,都是恒星演化到寿命末端的形态。对于处在“壮年”的主序恒星来说,其最大直径一般相当于太阳直径的10倍。

左图为由位于南、北半球的两架天文望远镜协同进行2微米全天巡天观测时,拍摄到的红巨星史蒂文森2-18(图片中心位置显示十字光线的那颗亮星),其直径可达太阳的2000倍以上。

您的IE浏览器版本太低,请升级至IE8及以上版本或安装webkit内核浏览器。