陶智勇 1064 字 2個月前

第九節 觀測奇妙的雙星世界

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"": "雙星是恒星世界中很受人們關注的佼佼者。它之所以受到天文學家的青睞,首先因為一半以上的恒星屬於雙星係統。在恒星的演化研究中,雙星具有十分重要的典範和啟示作用,而且,恒星質量這一重要物理參量,目前隻有對雙星係統的成員才能直接測定。

一、形形色色的雙星

若兩個恒星看起來離得很近,但它們之間“貌合神離”,沒有物理聯係,這不是真正的雙星。隻有那些兩個子星遵循開普勒定律互相繞轉、彼此之間有著物理聯係的,才稱之為物理雙星。雙星是個變化多端、色彩紛呈的世界,這裡僅對與業餘天文觀測活動有關的類型作簡單的介紹,有興趣的讀者可參見本叢書的另一分冊《美麗的銀河係和恒星世界》。

目視雙星。雙星係統中較亮的子星叫主星,較暗的子星稱為伴星。人們把可直接用眼睛或通過望遠鏡能分辨開是兩個子星的物理雙星,叫做目視雙星。目視雙星的兩顆子星相距較遠,軌道周期長於一年半,一般為十幾年至幾百年。

食變雙星。此類雙星的兩個子星相距很近,人們用眼睛或通過望遠鏡分辨不開是兩個子星,隻有通過測光觀測發現它們有光變才得以辨認。由於兩個子星在軌道運轉過程中互相掩食,所以可觀測到它們的光度發生周期性的變化。食雙星又分為三類:大陵五型食雙星(EA),其光變曲線在主極小(較深的)和次極小(較淺的)之間較為平直;漸台二型食雙星(EB),光變曲線在主、次極小之間不那麼平直而是彎曲的;大熊座W型食雙星(EW),光變曲線的主極小和次極小的深度幾乎相等。

左:暗星遮住亮星,光度明顯減小;右:亮星遮住暗星,光度稍有減小

分光雙星。這類雙星看起來是一顆星,但其光譜中的譜線具有周期性的位移,表明它們是雙星係統,由於兩子星周期性的軌道運動才使譜線出現周期性的多普勒位移。到目前為止,已發現和測定了1469個分光雙星的軌道要素。

共生雙星。有些分光雙星,其子星一個冷、一個熱,光度變化迷離莫測,可謂雙星中的“怪胎”,叫共生雙星,如仙女座Z雙星、天鵝座CI雙星均屬此類。這種冷熱懸殊的孿生“同胞”究竟是如何誕生又如何“共處”一生的,還是一個謎。

密近雙星。兩個子星“親密無間”、有頻繁的物質交流的叫密近雙星,它們的兩個子星之間相接或幾乎相接,不僅有物質交流而且還有磁場相互作用和角動量轉移等。

激變雙星。是周期為1~10小時的密近雙星係統,常發生劇烈的光變。主星是一顆致密的白矮星,伴星是一顆晚型主序星。白矮星是一種密度約為每立方米108~1012千克的致密星,質量和太陽相當,但半徑隻有5000千米左右,它以強大的引力吸積伴星物質到自己的周圍,形成吸積盤。著名的激變雙星有大熊座SU星、武仙座AM星等。目前已發現數千個激變雙星。激變雙星一般較暗(14~15等),需要有60厘米以上口徑的望遠鏡才能觀測到。

適於天文愛好者朋友們進行的有關雙星的觀測活動,一是目視雙星的測量,二是食變雙星的光電測光。

二、目視雙星的觀測

觀測雙星,主要是測量兩個子星間角距離的大小和方位,這對於求解雙星的運動軌道要素是必不可少的。在專業測量中多采用光斑乾涉方法,這必須要有口徑大於4米的望遠鏡才能進行。天文愛好者的望遠鏡口徑一般低於40厘米,因此我們隻介紹目視觀測方法。

動絲測微目鏡 動絲測微目鏡是目視觀測的必備器件,使用口徑在15厘米以上、光力為1/15至1/20的望遠鏡都可進行此項觀測,但目鏡必須是測微目鏡,也叫目鏡動絲測微器。動絲測微器通常由一個冉斯登型的目鏡配有可讀出讀數、能調節的十字絲所組成,在視場裡可以看到一個固定的十字絲及一個可移動的豎絲。圖5.14為動絲測微器十字絲的示意圖,圖中的aa′、bb′為固定的十字絲(靜絲),cc′為動絲,E為測微器螺旋。cc′相對於bb′可移動,用測微器螺旋E來調節,移動的大小可由有刻度的標尺讀出。

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