每年4月前后,可以說是觀測北斗七星最佳的時間。在太陽落山后,北斗七星就隨之出現在東北方向天空。隨著夜色漸深,北斗七星的角度也變得越來越高。直到清晨,隨著太陽逐漸照亮天空,北斗七星消失在西北方向的天空中。只要天氣晴好,又沒有光污染,整個晚上都非常容易看到明亮的北斗七星。
那么,北斗七星本身都是怎樣的星星呢?它們在不在銀河系之內?離地球到底有多遠?它們本身究竟有多大?它們之間又有什么關系?
我國對北斗七星的記載可以追溯到兩千年前的漢代,古人給每顆星都起了十分有意境的名字。其中斗第一至第四顆星分別為天樞、天璇、天璣、天權,它們又統稱為斗魁;第五至第七顆星位玉衡、開陽、瑤光,它們又統稱為斗杓。
從北斗七星的斗魁開口方向,也就是天璇到天樞的延長線,延長5倍左右,就能找到北極星,它在天空中的位置基本保持不變,包括北斗七星在內的群星都在圍繞著北極星轉動,找到它就能找到地理正北的方向。
至于北斗七星本身是什么樣的星,我們可以簡單了解一下星空中的星星構成。僅憑人類的肉眼,全球整個夜空可見的星星估計有七千多顆,這其中只有水、金、火、木、土這五顆是太陽系的行星,其他99.93%的星星都是恒星,都在太陽系之外。
而且這些肉眼可見的恒星都在銀河系的范圍之內,與地球相距大都不差過1000光年,都是屬于太陽的近鄰。也就是說,盡管銀河系中的恒星數量在1000億顆以上,但絕大多數我們是無法通過肉眼看到的,這是由于距離太遠以及星際塵埃的阻擋。而銀河系外的遙遠恒星,我們就更無法用肉眼看到,除非它們出現超新星爆發,亮度突然變得極高。
北斗七星其實都是熾熱的恒星,都像太陽那樣,依靠核心區域的氫核聚變反應,源源不斷產生光和,而且北斗七星本身都比太陽更大更熱。雖然它們都在銀河系之內,但以光年計的遙遠宇宙距離,使得這些恒星發出的光在到達地球時已經變得非常微弱,只有在太陽落山之后,才能在夜空中顯現出來。下面,我們來逐一了解一下北斗七星的本來面貌:
北斗一:天樞
通過現代觀測數據顯示,天樞其實是一個四恒星系統,距離地球約123光年。其中天樞A和天樞B相距23天文單位,互相繞轉一圈的時間約為45年。在距離天樞A和B雙星較遠的地方,還有一對雙星HD 95638,它們也是近距離互相繞轉。這兩對雙星在引力作用下形成了一個整體,成為了四恒星系統。
在這個四恒星系統中,最大的當屬天樞A,其質量估計是太陽的3.7倍,半徑將近太陽的27倍,光度是太陽的339倍,年齡估計為2.8億年。由于天樞A的質量比太陽更大,其核心的氫核聚變反應速度相比更快,所以衰老速度也比太陽快得多。
太陽核心的氫核聚變已經持續了46億年,未來還能繼續進行數十億年。相比之下,天樞A核心區域的氫核聚變反應已經停止,核心積累了大量的氦元素,開始在核心外殼的氫層中進行核聚變,體積也不斷膨脹開來,成為一顆巨星。未來,天樞A將繼續膨脹為紅巨星,直至最后外層剝離形成行星狀星云,內核則坍縮成一顆白矮星,停止一切的核聚變反應,在宇宙中不斷冷卻下去。
北斗二:天璇
就目前所知,天璇就像太陽一樣,也是單一恒星。天璇距離地球約80光年,其質量、半徑和光度分別是太陽的2.6、2.8、63倍,年齡估計為3.9億年。就像天樞一樣,天璇也已經消耗完了核心區域氫燃料,演變成了一顆亞巨星,其最終結果與天樞相似。
北斗三:天璣
天璣距離地球約83光年,它其實是一個雙星系統。主星天璣A肉眼可見,其質量為太陽的2.4倍,年齡估計為3.3億年。由于天璣A的自轉速度非常快,它在赤道處的自轉速度高達每秒386公里,這使得它呈現橢球形,其赤道半徑為太陽的3.4倍,而極半徑只有2.2倍。天璣A的伴星天璣B則相比要小得多,其質量只有太陽的79%,兩顆恒星互相繞轉一圈的時間約為21年。
北斗四:天權
在中國古代天文中,天權又名文曲。通過現代天文觀測可知,天權其實是一個三合星系統,距離約80光年,其中肉眼可見的天權A,其大小和質量差不多是太陽的兩倍,年齡為4.1億年。另外兩顆伴星天權B和天權C則要小很多、暗淡很多。
北斗五:玉衡
玉衡與我們相距83光年,其質量和大小分別是太陽的2.9、4.3倍,年齡估計為3億年。由于玉衡自身的亮度較高,這使其成為北斗七星中看起來最亮的恒星。
北斗六:開陽
開陽在中國古代天文中又稱武曲,它位于83光年之外,年齡為3.7億年。開陽本身其實是一個雙星系統,開陽Aa和開陽Ab的質量和大小都是太陽的兩倍左右,它們之間互相繞轉一圈的時間約為21天。
在開陽雙星附近,肉眼還能看到一顆較為暗淡的恒星,這就是開陽增一星,它是開陽星的伴星。事實上,開陽增一也是一個雙星系統。因此,開陽其實是一個四合星系統。
北斗七:瑤光
瑤光距離地球104光年,它是北斗七星中個頭最大、溫度最高且最為年輕的恒星,它的質量超過太陽6倍,半徑是太陽的3.4倍,表面溫度超過1.5萬度(差不多是太陽的3倍),年齡估計只有1000萬年。
北斗七星其實是宇宙中各自獨立存在的恒星,它們本身之間并不是屬于同一恒星系統,只是從地球上看過來處在宇宙中大致相同的方位。而且隨著太陽以及北斗七星在空間中存在各自的運動,它們之間的方位也會不斷發生變化,北斗七星的勺子形狀也會在數以萬年后逐漸消失。
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