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科普:我們在夜空中看到的星星是否有的已經(jīng)死亡

2020/10/19 10:08:00 來源:新浪科技 作者:任天 責編:西瓜

北京時間 10 月 19 日消息,宇宙就在那里,等著你去發(fā)現(xiàn)。當我們眺望宇宙時,我們也在回顧過去。光在浩瀚的宇宙空間中以有限的速度傳播,如今許多到達我們眼中的光已經(jīng)完成了成千上萬光年的旅程。另一方面,每顆恒星的壽命也都是有限的。最短命的恒星可能總共只能活 100 萬到 200 萬年,其他恒星的壽命則可達數(shù)十億年。

在地球的理想條件下,大約有 9000 顆恒星可以用肉眼看到。最近的是半人馬座α星,距離我們 4.3 光年。最遙遠的是仙后座 V762,大約有 16000 光年之遙。絕大多數(shù)已經(jīng)存在的恒星都是質(zhì)量較低、壽命較長的恒星,但最亮也最容易看到的是巨星和超巨星。

巨星是一類晚期恒星,在演變成超新星或行星狀星云后不久就會消亡。超巨星是最短命的恒星,其總壽命不到 1000 萬年。

一些可能已經(jīng)死亡的恒星包括:

· 參宿四;

· 船底座海山二星;

· 角宿一(室女座α星);

· 飛馬座 IK。

然而,這些恒星累積起來的死亡幾率很低,即使是一顆恒星已經(jīng)死亡的幾率也不到 1%。幾乎可以肯定,我們能看到的每一顆恒星都還 “活著”,這就打破了天文學中最流行的傳說之一。

這是在巴基斯坦喀喇昆侖山脈康科迪亞營地(Concordia Camp)拍攝的銀河。經(jīng)常有報道稱,我們在天空中看到的許多星星已經(jīng)燃燒殆盡,只是我們還不知道而已。但是,這種說法可能更像是一個傳說,而不是真實的天文學情況。

在 21 世紀早期,人類已經(jīng)成功地在繪制出了鄰近宇宙三維空間中幾乎所有的恒星。離我們最近的恒星并不一定是與我們能看到的恒星,因為天體是否可見是由距離和固有亮度共同決定的。

在真空的太空中,所有的光,無論波長或能量如何,都以相同的速度——真空中的光速——傳播。當我們觀察來自遙遠恒星的光線時,這些光已經(jīng)完成了從源頭到觀察者的旅程。

當我們從地球發(fā)出光信號時,它只能以光速傳播。距離地球 100 光年的恒星需要等待 100 年才能收到這一信號。同樣地,當我們看一顆 100 光年外的恒星時,我們看到的是它在 100 年前的樣子:現(xiàn)在接收到的光就是在那個時候發(fā)射的。

哈勃太空望遠鏡拍攝的疏散星團 NGC 290,距離地球約 20 萬光年。當新的恒星形成時,其質(zhì)量、顏色、亮度和其他屬性都各不相同。最重的恒星將是最明亮的,但壽命最短;最輕的恒星則亮度最低,但可以持續(xù)存在數(shù)萬億年。

太空中發(fā)生的許多壯觀事件都來自典型的超新星。超新星的觸發(fā)有兩種方式,要么是核坍塌,要么是熱失控(Ia 型)。質(zhì)量最大的恒星可達太陽質(zhì)量的數(shù)百倍,它們的壽命總共只有 100 萬或 200 萬年,然后就會耗盡燃料,在這樣一場巨大的爆發(fā)中消亡。

我們可以用肉眼看到平面狀的銀河系和少數(shù)遙遠的星系,但其中只有幾千顆恒星可以用肉眼識別。根據(jù)視力和黑暗情況,如果能同時看到整個天空的話,大多數(shù)人能看到 6000 到 9000 顆星星。

半人馬座α星包括 A 和 B(左上),與比鄰星(紅圈)屬于同一個三合星系統(tǒng)。這是離地球最近的三顆恒星,它們距離地球 4.2 到 4.4 光年。半人馬座α(左)和亮度稍暗但遠得多的鄰居半人馬座β(右)很容易在南方的天空中看到。

對于普通的天文觀測者來說,仙后座呈現(xiàn)巨大的 “W”形,十分容易辨認。然而,這個星座實際包含了成千上萬顆恒星,它們的亮度更微弱,在沒有天文設(shè)備的情況下是無法分辨的。在所有裸眼可見的恒星中,距離最遠的是仙后座 V762,其位置比 “W”形的第二個 “V”略低。

銀河系中絕大多數(shù)的恒星都是低質(zhì)量、低亮度的 M 型恒星,即宇宙中的紅矮星。但是,我們用肉眼所能看到的恒星中,相當大一部分是明亮、稀有的恒星,包括 O、B、A 型恒星,以及紅巨星。

盡管銀河系中絕大多數(shù)的恒星都是低質(zhì)量和低亮度的恒星,但巨星、超巨星和大質(zhì)量恒星才是最容易被看到的。最亮的紅色超巨星參宿四(獵戶座α星)位于圖的右上方,是由左上方的藍色超巨星演化而來的。

由哈勃太空望遠鏡拍攝的蛋星云(也稱為 RAFGL 2688 或 CRL 2688)是一個 “前行星”星云,因為它的外層還沒有被中心正在收縮的恒星加熱到足夠的溫度。今天我們見到的許多巨星在外層完全拋離,并在白矮星 / 行星狀星云的組合中消亡之前,都會演變成這樣的星云。

在參宿四周圍,被拋射出來的物質(zhì)形成了星云。參宿四的規(guī)模就顯示在內(nèi)部的紅圈中。這種結(jié)構(gòu)類似于恒星發(fā)出的火焰,形成的原因是這顆紅超巨星正在向太空釋放其內(nèi)部的物質(zhì)。延伸的輻射超過了海王星繞太陽的軌道。參宿四有大約 1 / 4000 的幾率已經(jīng)死亡。

船底座星云,左側(cè)是其中最亮的恒星——海山二(Eta Carinae)。2005 年,海山二被確認為至少是一個雙星系統(tǒng),也有人推斷它還有一顆較大的伴星。19 世紀時,海山二發(fā)生巨大的爆發(fā),被誤認為是一次超新星事件,有人認為這可能就是第三顆伴星引起的。天文學家預測,海山二將會變成超新星或極超新星。

歐洲空間局部署的蓋亞太空望遠鏡任務(wù)已經(jīng)繪制了銀河系中超過 10 億顆恒星的分布和三維位置,這一數(shù)量是有史以來最多的。在蓋亞任務(wù)觀測的恒星中,很有可能不止一顆恒星已經(jīng)死亡,甚至可以說,至少有幾百顆恒星已經(jīng)死亡。然而,其中大部分是肉眼看不到的,而且與我們的平均距離可能有數(shù)萬光年。

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