昴宿增十二

昴宿增十二
Pleione, 28 Tau

昴宿增十二(紅色箭頭所指)位於昴宿星團的東部,昴宿七的上方
觀測資料
曆元 J2000
星座 金牛座
星官 昴宿
赤經 03h 49m 11.2161s[1]
赤緯 24° 08′ 12.163″ [1]
視星等(V) 5.048 [1]
特性
光譜分類 B8IVpe [2]
U−B 色指數 -0.28
B−V 色指數 -0.08 [3]
變星類型 仙后座γ型變星
天體測定
徑向速度 (Rv) 4.4 [1] km/s
自行 (μ) 赤經:18.71 [1] mas/yr
赤緯:-46.74 [1] mas/yr
視差 (π) 8.32 ± 0.13[4] mas
距離 392 ± 6 ly
(120 ± 2 pc)
絕對星等 (MV) -0.33
詳細資料
質量 3.4 [5] M
半徑 3.2 [5] R
亮度 190 [5] L
溫度 12,000 [5] K
金屬量 ?
自轉 329 km/s [6]
年齡 1.15×108
其他命名
Pleione, 28 Tau, 28 Tauri, BU Tau, BU Tauri, HR 1180, BD+23° 558, HD 23862, HIP 17851, SAO 76229, GC 4587
參考資料庫
SIMBAD data
天球赤道座標 03h 49m 11.2161s,+24°08′12.163″

昴宿增十二,即金牛座28(28 Tau)或金牛座BU(BU Tauri)是一個位於金牛座昴宿星團聯星系統,距離地球約390光年。雖然昴宿增十二是一顆炙熱的B型恆星,光度是太陽的190倍,但由於它在天球的位置接近更加明亮的昴宿七,觀星者很難通過裸眼分辨出昴宿增十二。昴宿增十二的自轉速度超過水委一,接近恆星的分裂速度

昴宿增十二聯星系統的主星昴宿增十二A是一顆擁有特別特徵的Be星,兩個互成角度的周期性變化氣體環組成複雜星周盤環境。雖然有對這個聯星系統進行研究,但目前對伴星昴宿增十二B的特徵所知不多。昴宿增十二是昴宿星團第七亮的恆星,次於昴宿六、昴宿七、昴宿一昴宿四昴宿五昴宿二

可見性

 
昴宿星團在金牛座的位置

昴宿增十二的視星等為+5.05(即V星等),比較昏暗,再加上它距離亮度是其3.7倍的昴宿七不到5角分,很難通過裸眼分辨出來。[注釋 1] 從每年的十月份開始,昴宿增十二和其它昴宿星團的成員會於黎明前在東方升起。[7] 而在太陽西落後看到它,則要等到12月份。2月中旬,全球各地除了南緯66°以南外都可以看到昴宿增十二。由於它的赤緯在+24°左右,在北緯66°以北的地區,它是一顆拱極星。4月下旬開始,昴宿增十二可以在暮色中的西方地平線附近短暫看到,之後就和其他昴宿星團的恆星一齊落入地平線。[8]

昴宿增十二是一顆仙后座γ型變星,視星等在4.8和5.5之間變化。[9] 根據變星命名法,昴宿增十二被命名為金牛座BU。SIMBAD天文資料庫對其恆星光譜分類為B8IVev型,[1] 但目前很多研究者都認為它的恆星光譜分類應該是B8IVpe。[2][10][11] 光譜類型中的後綴「ev」表示「存在變異的發射光譜」,而後綴「pe」是指「有特異的發射譜線」。在昴宿增十二,「特異的發射譜線」是由恆星拋出的物質組織氣體星周盤發射出的。

昴宿增十二到地球的準確距離數值存在激烈的爭論。爭論是由於衡量距離的不同方法產生,視差測量法是最常用的方法,但光度測定法和光譜測定法也同樣取得寶貴的見解。[4][12]依巴谷衛星發射之前,昴宿增十二的估算距離約為135秒差距(440光年)。1997年,歐洲太空總署依據依巴谷衛星觀測結果出版的依巴谷星表,通過新的視差測量顯示,昴宿增十二的距離比原來估算的數據更近,為119±1.0秒差距(388±3.2光年),這也引發了天文學家之間的重大爭議。[4][13][14] 有天文學家指出,如果依巴谷衛星的測量結果是準確的話,昴宿星團的恆星將會比類太陽恆星還要昏暗,這將挑戰一些有關恆星結構的根本規律。2004年,由哈勃太空望遠鏡的精細導星感測器對昴宿增十二進行干涉測量,再加上加州理工學院和NASA的噴氣推進實驗室的研究證實,之前估計的135秒差距(440光年)的距離是準確的。[14] 但是,在2009年發表的一項研究表達了不同意見,文章給出了昴宿增十二的一個新的視差測量值:8.32毫角秒(mas),誤差值為0.13mas;即昴宿增十二和地球的距離為120.2±1.9秒差距(392.0±6.0光年)。[4] 以上的距離估算值哪個才是正確的仍然需要未來的研究加以證實,預計在2013年發射的蓋亞衛星或許可以成為這次辯論的最終仲裁者。[15]

特性

1942年,Be星的研究先驅之一——奧托·斯特魯維稱昴宿增十二是昴宿星團中最有趣的一顆恆星。[16] 和其他位於疏散星團的恆星一樣,昴宿增十二是一顆藍白色的B型主序星,表面溫度達12000K[17] 假設它距離地球為120秒差距的話,其輻射光度為190L[5] 昴宿增十二比昴宿星團的其他亮星小,半徑為3.2R,質量為3.4M[5] 而星團中最明亮的昴宿六半徑為10R,光度為2400L,由此推算是其體積和亮度分別約為昴宿增十二的30倍和13倍。[注釋 2]

Be星

昴宿增十二是一顆典型的Be星,經常被稱為是一顆「活動的炙熱恆星」。[17] 和其他的典型Be星一樣,昴宿增十二是一顆B型主序星,e表示其光譜中有發射譜線(emission lines),而不是像其他大部分恆星一樣只有吸收譜線。[18] 發射譜線一般表示恆星被氣體所包圍,在Be星中,氣體通常組成環繞在赤道附近形成星周盤,導致恆星發出電磁輻射不僅源自光球,而且還來自星周盤。因此,對這個氣態拱環境最好的幾何和運動學解釋是「克卜勒盤」(克卜勒盤通過自身旋轉來對抗重力,而不是通過氣體壓力或輻射壓力)。[19][20] 類似這樣的星周盤由於物質從恆星表面拋射,有時候又被成為「縮減盤」,和物質不斷被吸附至中心體的吸積盤相反。[21]

 
藝術家筆下的天大將軍二(英仙座φ)系統想像圖。類似昴宿增十二和天大將軍二等的典型Be星都擁有一個可能是由於快速旋轉而產生的赤道星周盤。[22]

Be星的自轉速度非常快,大於200 km/s,產生強烈的恆星風和高的質量流失率,因此在恆星周邊形成由氣體組成的環狀結構。[17] 恆星因為快速旋轉而變得高度扁圓。由於視亮度的緣故,目前類似的恆星中被著名的是波江座的一等星水委一。但其實水委一的旋轉速度為251km/s,遠遠低於昴宿增十二的329km/s。[6][23] 因此,昴宿增十二的自轉周期為11.8小時,比水委一48.4小時的自轉周期要快很多。[注釋 3] 相比之下,太陽的自轉周期是25.3天。昴宿增十二的自轉速度經接近B8V型恆星的分裂速度(370–390km/s),[24] 當然也有自轉速度更快的Be星,如杵二(天壇座α)的自轉速度達到47km/s,已經處於爆發的邊緣。[25]

昴宿增十二之所以獨特,是因為它處於三個不同的交替階段之間:(1)普通B型恆星;(2)Be星;(3)Be殼層星[5] 這是由於大部分Be星周圍的氣體盤會出現,然後消失,再重新形成。這些物質由於恆星強大的引力會被吸引回恆星表面,但如果它們擁有足夠的能量,就可以逃逸到太空中形成恆星風。[20] 有時候,Be星會形成多重氣體環或「縮減環」,這些環擁有各自的演化,製造出複雜的星圍動態環境。[11]

 
藝術家筆下的杵二(天壇座α)想像圖, 杵二的自轉速度太快使得恆星處於分裂邊緣,通過兩極形成恆星風拋射損失物質。[25]

由於這樣的動態變化結果,昴宿增十二具有一個顯著的長期光度和光譜的變化周期,時間約為35年。[11] 在過去100年中,昴宿增十二顯示出顯著的階段變化:Be星階段(至1903年),B型星階段(1905年至1936年),Be殼層星階段(1938年至1954年)和另一個Be星階段(1955年至1972年)。[24] 1972年開始,昴宿增十二進入Be殼層星階段。恆星在光譜中出線很多殼層星吸收譜線,同時亮度也在1971年底開始降低。1973年底恆星亮度到達最暗,之後逐漸變亮。1989年,昴宿增十二再次進入Be星階段並持續至2005年。[11]

導致昴宿增十二最近一次階段改變的氣體環形成於1972年。[11] 但是耐人尋味的是,對昴宿增十二長期偏振觀測表現其偏振角度發生了變化,這也為環的軸空間運動提供直接的證據。[26] 由於昴宿增十二擁有一顆軌道非常近的伴星,偏振角的變化被歸因於由伴星對環產生的歲差(擺動),歲差周期大約為81年。[26]

從2005年到2007年間對昴宿增十二最新的光度和光譜觀測表明恆星周圍已形成一個新的赤道環,從而形成雙氣體環現象。[11][26] 兩個氣體環的角度不同:新形成的氣體盤傾角在60°左右,而原有的氣體盤傾角在30°左右。這種錯位的雙盤狀結構之前從來沒有在Be星周圍發現過。因此,昴宿增十二為觀測新氣體盤的形成過程和雙氣體盤之間的互動過程提供了一個難得的機會。[11][26]

恆星系統

目前已知昴宿增十二是一個聯星系統,但其軌道參數目前仍然沒有被完全確定。[10] 1996年,一個由日本和法國天文學家組成的研究小組發現昴宿增十二是一個單線分光雙星,軌道周期為218.0天,偏心率高達0.6。[11][27]華盛頓雙星目錄中,昴宿增十二的兩顆組成星的角距離為0.2角秒,假設恆星距離地球120角差距,即兩顆組成星的實際距離為24天文單位[28]

民俗影響

 
法國畫家古斯塔夫·多雷的作品,描繪普勒俄涅為俄刻阿尼得斯寧芙女神

神話

昴宿增十二在西方被稱為Pleione,即普勒俄涅。她是俄刻阿尼得斯寧芙,提坦俄刻阿諾斯忒提斯的三千位女兒之一。[29][30] 寧芙(Nymph)是希臘神話中的自然精靈,而俄刻阿尼得斯是水的精靈。[31] 雖然被認為是較次要的神靈,她們仍然被尊崇為自然世界的保護者。每一個俄刻阿尼得斯都是某特定水域的守護神,海洋、河流、湖泊、泉水甚至雲,或者是其他相關的物質。普勒俄涅是海之寧芙,提坦阿特拉斯的配偶,許阿得斯姊妹、許阿斯及普勒阿得斯七姊妹的母親。[32]

命名和詞源

也許是由於和昴宿七太過接近難以分辨,中國古人並沒有給這顆恆星命名,直到清代的星表《儀象考成》才被增補入西方白虎七宿昴宿昴星官第十二星,這也是昴宿增十二名字的來由。《史記·天官書》:「昴曰髦頭,胡星也,為白衣會。」其直接含義是指中國西部地區的少數民族,他們披髮作戰,被稱為髦頭,是勇武的象徵。由於昴宿位於西方白虎,所以又被古代星占家當做是西方白虎頭上的長毛。[33]

當對昴宿星團的恆星進行命名時,星團東面的一對恆星被命名為Atlas(阿特拉斯,即昴宿七)和Pleione(普勒俄涅,昴宿增十二),而星團其他七顆亮星則以普勒阿得斯(Pleiades)七姊妹的名字命名。而Pleiades被古羅馬詩人瓦勒里烏斯·弗拉庫斯(Gaius Valerius Flaccus)當做整個星團的名字(現在昴宿星團的西方名字就是Pleiades),而義大利天文學家里西奧利(Giovanni Battista Riccioli)則稱昴宿增十二為「母親普勒俄涅」(Mater Pleione)。[34]

現在對Pleione和Pleiades這兩個詞的詞源有三種主流的不同意見。第一種是兩個詞都是來源自希臘詞語πλεῖν,意思是「航行」。[34][35] 這種說法似乎是可信的,因為古希臘是一個航海文明社會,而普勒俄涅是海之寧芙。因此普勒俄涅有時又被當做為「航海皇后」,而她的女兒們也有類似的稱謂。而且昴宿星團出現的時間剛好是在古代適合航行季節的夜晚,在昴宿星團清楚可見的夜晚水手們才能很好地辨別航行方向,從而避免遭遇不幸。[32] 另一種說法是這兩個詞來源於希臘詞語Πλειόνη[30],意思是「多」、「滿」。這個解釋剛好和《聖經》對昴宿星團的稱呼Kīmāh和阿拉伯人對昴宿星團的稱呼Al Thurayya相對應。[34] 事實上,普勒俄涅曾經被算作Epimelides(牧場寧芙)的一個,掌管動物的繁殖,因此她的名字有「增加數量」的意思。[36] 第三種說法是來源自古希臘詞Πελειάδες,即鴿子。這種說法來自七姊妹的神話,她們為了擺脫獵人俄里翁無休止的追求,而懇求宙斯將她們變成一群鴿子,飛越天空。[37]

現代文化

1955年,由Time-Life出版的自然類暢銷書《我們生活的世界》(The World We Live In)中有一張昴宿增十二的想像圖,標題為「紫色的昴宿增十二」(Purple Pleione)。[38] 這張插圖由著名的空間藝術家邦艾斯泰繪製,對插圖的解釋文字寫道:「紫色的昴宿增十二,位於我們熟悉的昴宿星團,它的旋轉非常快,變成扁平的飛碟形狀,並拋射出暗紅色的氫氣環,這些氣體圍繞在恆星的赤道,掩蓋了它發出的紫色光。」

由於在神話傳說中,普勒俄涅和航行以及蘭花有關聯,以此昴宿增十二在西方經常和風度、速度和優雅等聯繫起來。一些被設計得很好的賽艇都會被命名為Pleione,[39][40] 而2004年落成的上海東方藝術中心也以蝴蝶蘭為靈感。[41] 美國說唱音樂家Fat Jon在他2007年發行的專輯Hundred Eight Stars中有一個曲目是獻給昴宿增十二。[42]

注釋

  1. ^ 昴宿七和昴宿增十二的亮度比可以通過視星等計算公式得出,昴宿七的視星等 m A {displaystyle {m_{A}}}  為3.62,昴宿增十二的視星等 m P {displaystyle {m_{P}}}  為5.05,因此亮度比為: m A m P = 2.512 ( 5.05 3.62 ) = 3.73 {displaystyle {frac {m_{A}}{m_{P}}}=2.512^{(5.05-3.62)}=3.73}  
  2. ^ 昴宿六的體積(VA)和昴宿增十二的體積(VP)可以通過體積計算公式來確定,假設每顆恆星都是近似球體:
    VA43π × 103 ≈ 4,188.79 V太陽
    VP43π × 3.23 ≈ 137.26 V太陽
    因此,昴宿六和昴宿增十二的體積比 ≈ 4,188.79 ÷ 137.26 ≈ 30.52
    昴宿六和昴宿增十二的亮度比為:
    2,400L ÷ 190L = 12.63 ≈ 13
  3. ^ 水委一的自轉周期(TA)和昴宿增十二的自轉周期(TP)可以由恆星的半徑(以太陽半徑為單位)乘以太陽的半徑(千米為單位)算出恆星的具體半徑,由此得出恆星的圓周長,再除於恆星的自轉速度得出,即:
    TA = 10 R × 696,000 km × 2 × π ÷ 251 km/s ÷ 3,600 ≈ 48.4小時
    TP = 3.2 R × 696,000 km × 2 × π ÷ 329 km/s ÷ 3,600 ≈ 11.8小時

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