「我們為什麼射不到星星呢?」「因為星星會閃啊!」
哈,這是老梗了!可是,星星為什麼會閃?或者說,星星的亮度會改變嗎?
變星亮度改變的因素可分為兩類
我們觀賞亮星的時候,常覺得它們一直在閃爍,那是因為大氣中的冷暖空氣分布不均、水氣濃密不勻等因素造成的,並不是出於星體自身光度變化。但是,有一些星星的亮度還真的會變喔。
大部分的恆星亮度是恆定的,嚴格來講,是在數年甚至數十年的長時間內,觀測不出光度有明顯變化。不過,有些恆星不然,它們的亮度變化很明顯,這些星體被稱為「變星」,亮度會改變的星星。變星亮度改變的因素,可以分為「外在影響」與「內在變化」兩大類別;無論是外或內,多半這樣的亮暗之間都是規律的周期性變化。
外在因素所引起的變星中,最有名氣的要算是英仙座的「大陵五」了。英仙座在希臘神話裡代表天神宙斯的兒子伯修斯,大陵五則是被他砍下來、提在左手上的蛇魔女「梅杜莎」頭上的眼睛。大陵五的正常亮度是2.12等星,但是每隔2天20小時又49分鐘左右,它會逐漸變暗,一直降低到3.4等,之後再回升到2.12等,整個過程將近十個小時。由於在短時間內亮度變化明顯,所以它是人類最早關注到的變星,大約三千兩百多年前,埃及就有對這顆星的「幸」與「不幸」的日曆記載,被認為是關於大陵五亮度變化的最早歷史紀錄。
然而,近代要直到1670年才由義大利的天文學家做了亮度的紀錄,到1782年一位英國天文愛好者古德力(J. Goodricke)經過長時間的觀測,才完整地解釋了其變化原因--由於一顆較暗的伴星周期性地經過較亮的主星前面,使得整個系統的亮度產生變化,大陵五成為這類「食變星」的原型。
這個發現改變了當時的「宇宙觀」
至於內在因素引發亮度變化的典型變星,最早被觀測到的是「芻□增二」,又稱為米拉變星(Mira),Mira在拉丁文中為「不可思議」之意。它的光變周期約為332天,最亮的時候是2等星,最暗時卻只有10等,亮度變化竟然相差達將近一千六百倍之多!它是由於內部核心核融合的反應,引起星體的膨脹與收縮,因而造成亮度上的巨大改變。
另一個也是因為內在因素引發亮度改變的,是「造父變星」,其名稱源自仙王座的「造父一」。1784年,天文學家發現造父一每隔5天又9小時,亮度會從3.5等變化到4.4等。此外,造父變星還素有「量天尺」之稱:十九世紀末到二十世紀初,哈佛大學天文台招募的一群女性研究員之中,亨麗愛塔•勒維特(Henrietta Swan Leavitt)在整理這類型的變星資料後,發現這種變星的脈動周期與它們的實際亮度存在一定的關係。她為這個新發現發表論文,可由於那個年代不重視女性研究員,亨麗愛塔•勒維特的論文並未被天文學界正式認可。
後來,天文學家哈伯運用她的造父變星「周光關係」,來觀測與計算來自仙女座星系內的同類型變星的距離,發現仙女座星系的實際距離遠遠超過銀河系內所有星體,證明這個星系根本就在銀河系之外!這個發現,從此改變了人類原本以為銀河系就是整個宇宙的「宇宙觀」。
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