毕宿五
金牛座中最亮的恒星,金牛座α星
毕宿五(Aldebaran,/ælˈdɛbərən/),在拜耳集团命名法中也被称为金牛座α,记作Alpha Tauri (α Tau)。毕宿五的亮度可以从视星等0.75变至0.95,使其成为金牛座中最亮的恒星,通常也是夜空中第十四亮的恒星。它距离太阳约65光年。该星位于昴宿星团附近的方向。由于毕宿五是一颗距黄道面仅5.47度的恒星,因此时常发生月掩星事件。2015年至2018年期间,北半球和靠近赤道的地点发生了49次月掩星事件。
毕宿五的质量约为,是一颗光谱类型为K5III,表面橙色红巨星,这意味着它比太阳温度要低,其有效温度约为,但半径约为太阳的45倍,因此它的光度约为太阳的400多倍。作为一颗巨星,毕宿五在赫罗图上的主序星之外移动,由于核心的氢被耗尽。这颗星的旋转缓慢,需要 520 天才能完成一次旋转。行星探测探测器先驱者10号正朝着这颗星的方向前进,并在大约两百万年后到达最近的距离。
1993年的研究首次指出毕宿五的径向速度数据显示出长周期低振幅变化,但无法确定其是否有伴星。随后的研究表明毕宿五的径向速度变化在至少十年内保持一致。2015年的研究确认了一个628.96±0.90天的径向速度周期,被认为是由次恒星伴星引起的。然而,2019年的利克天文台数据分析并不支持毕宿五有伴星的存在,而是提出了一个包含两颗行星的可能性,但这引入了难以解释的引力相互作用问题。最可能的解释是毕宿五可能存在一种尚未被发现的恒星振荡类型。
命名
毕宿五是金牛座中的第一亮星,金牛座在中国古代天文学中位于毕宿,因此这里的亮星多以毕宿命名。
毕宿五的英文名称“Aldebaran”源自阿拉伯语“Al Dabarān”,意为“追随者”。它被视为昴宿星团的追随者,标记着紧随第一个宿位之后的第二个宿位。然而,这个名字最初代表的是整个昴宿团和月宿,被称为“Nā’ir al Dabarān”,也就是“追随者中的明亮者”。这个名字的使用有一些争议,例如阿方索星表(Alfonsine Tables)的第一版只将这个名字用于金牛座α,而1483年版本的阿方索星表和阿卜杜勒·拉赫曼·苏菲(Abd al-Rahman al-Sufi)并没有将金牛座α包括在这个名称中。
意大利天文学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·里科利(Giovanni Battista Riccioli)通常将这颗星的名字写作Aldebara,偶尔也会写作Aldebaram,这在1776年的法语版弗拉姆斯蒂德星图(Atlas Coelestis)中被采纳。
著名诗人埃德蒙·斯宾塞(Edmund Spenser)在他的作品《仙后》(Faerie Queene)中将其写作Aldeboran,这个拼法偶尔还会出现,例如,在杰弗雷·乔叟(Geoffrey Chaucer)所著的《名人堂》(Hous of Fame)中等。
德国学者威廉·希卡德(Wilhelm Schickard)将这个词写作Addebiris和Debiron;在乔治·科斯塔德(George Costard)他的《天文学史》(History of Astronomy)中也引用了Aldebaron这个词。
印度天文学中,毕宿五与罗希尼(“红色的”或“红鹿”)风宫(Rohini lunar mansion)相联系;在古希腊,毕宿五被称为Λαμπαδίας(Lampadias),意为“传炬者”或“火炬般的”;在巴比伦天文学中,毕宿五标志着一个被称为Pidnu-sha-Shame的星座,意为“天堂的沟壑”;古波斯人将毕宿五视为波斯的四大皇家星之一,它是东方的守望者;墨西哥人将毕宿五称为“Queeto”、“Hant Caalajc Ipápjö”和“Azoj Yeen oo Caap”,其中最后一个名字的意思是“领先的星”。
2016年,国际天文学联合会(IAU)在其教育、外展和遗产部门(合称为Division C)名下成立了恒星名称工作组(Working Group on Star Names,简称WGSN),旨在系统地编撰星体名称。毕宿五于2016年6月30日被纳入这份名称表格,编号为HR 1457,拜耳集团名称为金牛座α(α 金牛座)。
毕宿五和几颗附近的星被收录入许多双星目录,例如华盛顿双星目录(WDS 04359+1631)和艾特肯双星目录(ADS 3321)。在赫歇尔双星目录中,它作为H IV 66与一颗11等星一起被列为双星,而在斯特鲁维环形山双星目录中作为Σ II 2。此外,与一颗14等星一起被列为β 550在伯纳姆双星目录中。
观测历史
早在公元150年左右编纂的《天文学大成》(Almagest)中,克罗狄斯·托勒密(Ptolemy)就记载了恒星的月掩星现象。毕宿五是除太阳外月球可以遮挡的最亮恒星。公元509年3月11日,在希腊雅典曾观察到毕宿五的月掩星现象。公元640年3月4日,日本也曾记录过一起毕宿五的月掩星事件。14世纪的英国天文学家西蒙·布雷登(Simon Bredon)曾在1347年9月25日幸运地目睹过另一起毕宿五的月掩星事件。1718 年,英国天文学家和数学家埃德蒙多·哈雷 (Edmund Halley) 研究了毕宿五的月掩星记录,发现从公元509年时起,这颗恒星已经向北移动了几角分。哈雷将他的测量结果与《天文学大成》中提供的数据进行了比较,意识到天狼星大角星也发生了显著的移动。天文学家威廉·赫歇尔(William Herschel)于1782 年发现了毕宿五的一颗微弱伴星,其视星等为11等,位于毕宿五以北约2'处。
第一位研究毕宿五光谱的科学家是英国天文学家和天文光谱学先驱威廉·哈金斯爵士(Sir William Huggins),他于1864年在伦敦塔尔斯山的私人天文台观测了这颗恒星。哈金斯成功识别出了毕宿五光谱线中的九种元素,包括铁、钠、钙和镁。此后,美国天文学家和物理学家爱德华·皮克林(Edward Charles Pickering)于1886年在哈佛大学天文台(Harvard College Observatory)使用照相底片捕获了毕宿五光谱中的50条吸收线,并将其发现于1890年发表在《德雷伯恒星光谱目录》(Draper Catalogue of Stellar Spectra)中。
著名美国天文学家舍本·卫斯里·伯纳姆(Sherburne Wesley Burnham)于1888年发现,毕宿五颗星似乎实际上是一颗双星,他还发现了一颗在31″角距处的视星等为14等的伴星。随后的自行测量表明,威廉·赫歇尔发现的伴星正在远离毕宿五,因此它们并非物理上连接的。然而,伯纳姆发现的伴星的自行几乎与赫歇尔发现的完全相同,这表明它们构成了一对宽双星系统
1921年,威尔逊山天文台使用连接在虎克望远镜的干涉仪,以测量其角直径,但这次的测量没有解决这个问题。毕宿五的大量观测和研究记录使其被用于校准哈勃空间望远镜的仪器。毕宿五也是盖亚太空天文台任务(2013-2022)期间用作校准恒星参数基准的33颗恒星之一。
物理性质
毕宿五在光谱上被归类为一颗表面橙色的K5III型巨星,其演化历程见证了核心氢燃料的耗尽,促使它从主序星转变为现在所处的红巨星分支(RGB)阶段。随着核心塌缩并引发氦的简并状态及氢壳燃烧,这颗恒星展现出了典型红巨星的特性。1983年至1995年之间,毕宿五有效温度的测定值范围在之间波动。在2015年的研究中,有效温度是通过施加条件使Fe I的丰度不依赖于谱线激发势的方法确定的。通过这种方法确定的有效温度为,与过去的文献保持一致。2018年的研究指出,毕宿五的表面温度约为,表面重力远低于太阳,体现了巨星的特征。毕宿五的金属丰度为-0.33,略低于太阳的金属含量,符合其演化阶段。
毕宿五的精确半径测量在2005年被提出,其边缘变暗的角直径为,均匀圆盘的角直径则为。GCTP(General Catalog of Trigonometric Parallaxes)总结了1994年之前对毕宿五的视差研究,其加权平均值约为。在此之后的研究中,Hipparcos Catalogue将毕宿五的视差列为,距离列为。2008年,一项研究计算出毕宿五的加权平均视差应为,从而得出毕宿五的距离为,位于大约65.3光年之遥。由此推算出边缘变暗情况下的半径为,这意味着其直径大约是太阳的44倍,横跨约6,100万公里。由于毕宿五具有较大的角直径并位于黄道上,人们利用干涉仪或月掩星法对其进行了大量角直径测量,并指出这些测量存在相当大的离散性,对应波长550纳米处的半径在36至46个太阳半径之间,这超出了正式误差范围,而这种差异的来源尚未明晰。2015年,天文学家基于贝叶斯估计与等时线拟合的方法确定毕宿五的半径应为,尽管新数值小于2005年的测量结果,但依然处于对该恒星进行的半径测量范围内。基于新的方法推导出毕宿五的质量应为。值得注意的是,通过光谱分析所确定的表面重力为1.20±0.1,与毕宿五的质量和通过干涉法确定的半径数值是一致的。2018年的一项研究通过星震学技术重新研究了毕宿五的内部振动模式,从而将其质量进一步精确为。
作为一颗LB型慢不规则变星,其亮度在至等间波动,尽管现代观察显示变化幅度有限,可能周期从18天到91天不等。2008年的一项研究使用SIMBAD(Set of Identifications, Measurements, and Bibliography for Astronomical 数据)数据库测定毕宿五的视星等为等,绝对星等为等。在2015的研究中,这两个数据被更新为视星等等,绝对星等等。
毕宿五的化学成分揭示了它已进入恒星演化的后期,碳、氧和氮的富集表明经历过内部物质对流带来的“上翻”过程。由于缓慢旋转,它不具备产生强磁场的能力,因而不发射硬X射线,但在表面附近可能存在微弱磁场。该星正以每30,000年损失一个地球质量的速度通过恒星风逐渐失去质量。
此外,毕宿五拥有一个富含分子的散逸层大气,其中包含一氧化碳、水和二氧化钛等分子,温度降至约。这层大气延伸至恒星半径的2.5倍处,外部则是恒星风形成的星风泡,与星际介质相互作用,构成了一个以毕宿五为中心的广阔空间结构。这一系列特性共同描绘了这颗恒星复杂的演化面貌和其对周围宇宙环境的影响。
伴星
1993年,一项测量K型巨星长周期径向速度变化的研究首次指出毕宿五的径向速度数据中有643天周期低幅度变化。这个范围内的周期太长,不太可能是由径向脉动引起的,由于无法排除以上变化是由表面特征的旋转调制或非径向脉动引起的,因而无法确定毕宿五伴星的存在。在此后的研究中,通过与之前的测量数据比较,作为麦克唐纳天文台行星搜索(MOPS)计划的一部分,人们发现毕宿五的长周期径向速度变化在至少十年内的振幅和相位是一致的。此外,天文学家在1998年重新对光谱线形状进行后续分析时没有发现643天的周期线索,但在光谱线双边线测量中发现了50天的周期,并认为这是由恒星振动引起的。2008年的一项研究继而指出,观测到的毕宿五的径向运动并没有此前研究中提到的那么显著,这意味着毕宿五可能存在的伴星质量仅有,而非像之前认为的那么大。
行星系统
2015年,一个研究小组通过分析跨越30年的精确毕宿五的径向速度测量数据发现,这颗恒星展现出长周期、低振幅、连续长期的径向速度变化。此外,Hα当量宽度测量、HIPPARCOS光度测量和恒星光谱线形在其径向速度变化周期内均未显示明显变化。他们确认毕宿五的轨道运动特征中存在一个周期为628.96±0.90天的径向速度数据,但没有在任何活动指标中找到类似的周期。因此,人们认为这些变化不是由恒星活动引起的,而是由次恒星伴星引起的,并根据轨道解给出了离心率和径向速度振幅。根据演化轨迹,毕宿五应具有一个最小质量为的伴星,伴星轨道半长轴应为。
2019年,加利福尼亚州利克天文台(Lick Observatory)收集的新径向速度数据分析不支持毕宿五伴星的存在。该研究指出,一个包含两颗行星的系统在形式上比单颗行星更好地拟合径向速度数据。然而,这两颗行星至少会有几个木星质量,并且具有相似的半长轴(约),但这种假设将引入难以自洽的引力相互作用问题,因此并不能解释毕宿五的径向速度观测结果。尽管无法完全排除毕宿五周围存在一个或多个次恒星伴星的可能性,但最可能的原因是高度演化的K型巨星中存在一种尚未被发现的恒星振荡类型。
光学伴星
天空中靠近毕宿五的地方发现了五颗暗淡的星星。这些双星组或多或少按照其发现的顺序用大写拉丁字母命名,字母 A 保留给主星。下面展示的华盛顿双星表中给出了这些恒星的一些特征,包括它们相对于毕宿五的位置。
一些调查指出金牛座阿尔法C、D是一个双星系统,其中C和D组成的恒星通过引力相互束缚并共轨。这些共轨恒星已被证明位于毕宿五之外很远的地方,并且是毕宿星团的成员。与星团中的其他恒星一样,它们仅为毕宿五的光学伴星,但不会以任何方式与其发生物理相互作用。
天文观测
毕宿五是在夜空中最容易找到的恒星之一,很大原因在于它是黄道十二宫中所有恒星中最亮的。它以微弱优势胜过天蝎座心宿二(Antares),也比处女座一等星斯皮卡(角宿一)、双子座的波卢克斯(北河三)和狮子座的轩辕星(Regulus)更亮。跟随着猎户座腰带(Orion's Belt)的三颗星,在与天狼星(Sirius)相反的方向上遇到的第一颗亮星,就是毕宿五。
毕宿五位于黄道面以南仅5.47度,黄道是太阳穿过天空的明显路径,因此可以被月球掩蔽。每当月球的升交点接近秋分点时,就会发生这种掩星事件。1978年9月22日发生的掩星事件使天文学家能够对毕宿五的直径进行相当准确的估计。2015年1月29日至2018年9月3日期间总共发生了49次毕宿五的月掩星事件,都只有北半球或靠近赤道的地点可以看见,澳大利亚南非地区因为位置太偏南方,与黄道太远而不能看见毕宿五被月球遮蔽。
相关文化
神话
毕宿五,以其阿拉伯语名称Aldebaran闻名,意为“追随者”,在天文学和多个文化中占据显著位置。在墨西哥文化中,毕宿五为七名正在分娩的妇女提供了光明,七位妇女由昴宿星团所代表。与十月份相对应的月份被称为“Queeto yaao”,意为“毕宿五的道路”。
新南威尔士州东北部的克拉伦斯河地区的大洋洲土著认为火焰与烟雾是一种信号,旨在引导逝者的幽灵到部落永恒的篝火那里去。他们认为毕宿五是一位祖先“Karambal”的象征,他因偷走了另一个男人的妻子而被追到一棵树的树冠上。这个男人在他藏身的树下生火,熊熊烈火将Karambal带去了天界,因此夜空中的毕宿五呈现出火焰般的色泽。
现代文化
在现代文化中,毕宿五的影响力跨越多个领域,从命名南极岩石、军舰(如美国的阿尔德巴兰AF-10和意大利的F 590阿尔德巴兰护卫舰)到科技产品和时尚品牌,甚至在科幻文学和占星术中占有一席之地。这颗恒星激发了无数想象,成为了创意作品中的常客,同时也涉足阴谋论和神秘学领域,与外星文明和历史未解之谜相联系。
IP作品
毕宿五也在无数小说作品中被使用或引用。一些最著名的用途包括H·洛夫克拉夫特(Howard Phillips Lovecraft)的《克苏鲁神话》、EE “Doc” Smith的Lensman系列小说(1934 –1948)、Leigh Brackett 的《The Starmen》(1952)、Alfred Bester 的《The Stars My Destination》(1956)、Stanisław Lem的短篇小说集《The Invasion from Aldebaran》(1959)、Ursula K. Le Guin的小说《The Lathe of Heaven》 (1971)、 乔·霍尔德曼(Joe Haldeman)的《永远的战争》(1974)、道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)的《银河系漫游指南》(1979 年)、田中芳树的小说系列《银河英雄传说》(1982-1987 年)、弗雷德里克·波尔(Frederik Pohl)的小说《纳拉贝德拉有限公司》(1988 年)、金·史丹利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)的《蓝色火星》(1996 年)、彼得·汉密尔顿(Peter F. Hamilton)的《堕落之龙》(2001 年)和基思·汉密尔顿(Keith Hamilton)的《约翰尼·麦金托什:星火》(2010 年)。此外,毕宿五也在《星际迷航》的多集中被提及,其中包括《星际迷航:原始系列》的“Where No Man Has Gone Before”(1966 年)和“Amok 时间”(1967 年)以及《星际迷航:下一代》的“松本秀人 and Q”(1987 年)一集。
参考资料
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目录
概述
命名
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物理性质
伴星
行星系统
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