为什么称天狼B星为白矮星?

如题所述

1844年,德国天文学家贝塞耳发现了一颗他自己没法看见的星。

我们在天空中见到的所有恒星都在四处运动着,但是它们实在太遥远了,以致于这样运动看上去显得极其缓慢。只有通过天文望远镜进行仔细的测量,这种运动才会通过天体位置的微小变化而呈现出来。

其实,即使用了望远镜,情况也好不了多少。只有那些最近的恒星才会显示出可察觉的位置变化。那些幽暗而遥远的恒星,看起来好像根本没有运动一般。

天狼星是离我们最近的恒星之一,它离我们大约有肋万亿千米那么远。对于恒星而言,那就算很近的了。天狼星是天空中最亮的星,其部分原因是由于它非常近,以致于通过望远镜很容易就可以测量出它的运动。

贝塞耳打算仔细地研究这种运动,因为地球绕着太阳运行,所以我们观望群星时的角度总是不断地变化着。由于地球在运动,我们便看到一颗恒星运动时不是走笔直的直线,而是沿着一条稍稍摆动的线前进。恒星越近,这种摆动就越大。如果进行仔细的测量,就可以根据这种摆动的大小计算出恒星的距离,贝塞耳对此特别感兴趣。事实上,他正是有史以来首先计算出一颗恒星距离的天文学家,那是1838年的事情。

随后,他又对测量天狼星运动时的摆动发生了兴趣。他夜复一夜地测量天狼星的位置,终于发现天狼星运动时的摆动尚有事先料想不到的情况。由于地球在环绕着太阳公转,所以天狼星在改变着它的位置,但是也还有一种更加缓慢的位置变化,它与地球无关。

贝塞耳把注意力集中到这种新的运动上,他发现天狼星正在环绕着某个东西的轨道上运动,运动的方式恰好和地球在环绕太阳的轨道上运动一般。贝塞耳算出,天狼星绕此轨道转一周需要50年。

然而,使天狼星在此轨道上运动的到底是什么东西呢?

地球绕着太阳运动,是由于太阳强大的引力拉住它,使它保持在轨道上。天狼星必定也是被某种强大的引力拖住的。可是,天狼星是一颗质量达太阳质量两倍半的恒星(一样东西的质量是它所包含物质的数量)。根据天狼星的运动方式可以知道,一定有一个天体正在用引力拉它,这个天体应该大得同样可以成为一颗恒星。换句话说,天狼星必定正在与一颗伴星互相绕转。我们可以将天狼星称作“天狼A星”,其伴星则称为“天狼B星”。根据天狼A星运动的方式,可以知道其伴星(天狼B星)的质量必定与太阳大致相当。贝塞耳并不能看见天狼B星,但是既然引力拉曳必然来自于某个物体,那么这颗恒星就一定在那儿,虽然贝塞耳根本无法看见,贝塞耳称它为天狼星的暗伴星。

后来,他又注意到另一颗恒星南河三的运动方式,它同样必定有一颗暗伴星,即“南河三B星”。

1862年,美国的望远镜制造家阿尔万·格雷厄姆·克拉克正在为一具新望远镜制造透镜。这种透镜必须尽善尽美,以便透过它看到清晰明亮的星象。他完成工作以后,为了检验这块透镜的质量,便用它来观看天狼星,看它是否呈现为一个明锐的光点。

就在这么做的时候,克拉克惊讶地发现天狼星附近有一个微弱的光点。如果它是一颗恒星的话,那么就是他手头的所有星图上均未记录在案的一颗星,它会不会是抛光透镜时造成的疵瑕呢?

可是,无论他多么仔细地继续抛光透镜,这个光点总是消除不了,而当他观看其他亮星时,却并没有类似的光点。

最后,克拉克注意到这个光点恰好在天狼星的暗伴星应该在的位置上,他明白自己正在观看的就是它。归根到底,天狼B星并不是一颗完全死了的星星,它依然在发光,但是它发出的光仅为天狼A星的万分之一。

1895年,旅美德国天文学家舍贝勒注意到南河三附近有一个微弱的光点,它正是“南河三,B星”,它同样也没有完全死亡。

然而,到了舍贝勒的时代,天文家们对于恒星已经比先前了解得更多了。

光由许许多多长度不同的、极其微小的波组成,天文学家已经学会如何将星光分解成一条由这些波长各异的波组成的带子,这样的光波带就叫做光谱。

1893年,德国科学家维恩提出了光谱怎样随着光源的温度而变化。例如他指出:如果一颗恒星已趋残年而行将熄灭,那么当它冷却下来时颜色就应该转红。如果天狼B星是一颗垂死的恒星、它就应该是红的,可实际上却不是,天狼B星的光是白色的。

为了进一步验证这一点,就得仔细地研究天狼B星的光谱。可是,天狼B星非常幽暗,况且它又非常靠近极其明亮的天狼A星,以致于人们很难逮住这颗小星射来的光,并将它展成一条光谱。

1915年,美国天文学家亚当斯设法获得了天狼B星的光谱。他发现天狼B星的表面温度达8000℃,比太阳还热。太阳的表面温度仅为6000℃。

如果一颗像太阳那样的恒星位于天狼B星的距离上,它就应该成为一颗天空中明亮照耀的星星,那时它虽然不如天狼A星那么亮,但也还是很亮的。由于天狼B星比太阳还热,所以它在那样的距离上就应该比太阳更亮——但是实际上却不是这样。如果我们的太阳也和天狼B星一样远,那么天狼B星看起来就只有太阳的1/400那么亮。

怎么可能出现这样的情况呢?

事情一定是这样的:虽然天狼B星的表面亮得令人眩目,可是它的整个表面却非常之小。天狼B星必定是一颗非常小的星星。

天狼B星的温度虽然很高,但是却那么幽暗,这就使它的直径小到只有48000千米,一点也不比一颗大的行星更大。29颗像天狼B星那么大小的星星,一颗挨着一颗地排成一条直线,才和太阳的直径一样。正因为天狼B星既是白热的,同时又那么小,所以人们就称它为白矮星。这里所说的“矮”,就是个儿小的意思。南河三B星也是一颗白矮星。

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