槟榔是猎户星座的Alpha星,这就是为什么它也被称为Alion Orionis的原因。它是红色超巨星类型的恒星,体积最大的恒星,但不一定是最大的恒星。
尽管Betelgeuse是猎户座的阿尔法星,但乍看之下并不是星座中最亮的,因为Rigel -beta Orionis-是最突出的星座。但是,在红外和近红色光谱中,槟榔是最亮的,这一事实与其表面温度直接相关。
图1.星座猎户座及其四颗主要恒星,包括Betelgeuse。资料来源:
由于其巨大的发光度,它肯定是最早的人类从远古时代就观察到的。按照亮度的顺序,通常它是夜空中亮度最高的第十个,正如我们所说的,猎户星座中亮度第二大。
1世纪的中国天文学家将槟榔星描述为黄星。但是像托勒密(Ptolemy)这样的其他观察者则将其称为橙色或带红色。后来,在19世纪,约翰·赫歇尔(John Herschel)观察到它的亮度是可变的。
发生的事情是所有恒星都在演化,这就是为什么它们的颜色会随着时间而变化的原因,因为它会将气体和尘埃从最表层排出。这也会改变其发光度。
一般特征
槟榔是红色超巨型恒星的特征示例,其特征是具有光谱类型K或M和光度类型I。
它们是低温恒星;以Betelgeuse为例,计算得出该温度约为3000K。温度和颜色是相关的,例如,一块热铁是炽热的,但是如果温度升高,它将变成白色。
尽管只有八百万年的历史,但由于它的核燃料已经用完并膨胀到现在的尺寸,槟榔已经迅速脱离了主要序列。
这些巨星的光度也不同。近年来,它的亮度降低了,这使科学界感到担忧,尽管它最近正在恢复。
这是它的主要特征:
- 距离:500至780光年。
- 质量:介于17至25太阳质量之间。
- 半径:太阳半径在890至960之间。
- 亮度:太阳光亮度在90,000至150,000之间。
- 进化状态:红色巨人。
- 视在大小:+0.5(可见)-3.0(红外J波段)-4.05(红外K波段)。
- 年龄:8至1000万年。
- 径向速度:+21.0 km / s
槟榔属于光谱类别M,这意味着其光球的温度相对较低。它被分类为M1-2 Ia-ab型。
在光谱分类的Yerkes图中,后缀Ia-ab表示它是中等发光度的超级巨星。Betelgeuse的发光光谱被用作其他恒星分类的参考。
估计Betelgeuse的直径在860至9.1亿公里之间,这是第一颗通过干涉法测量其直径的恒星。这个直径与木星轨道的直径相当,但是它不是红色超巨星中最大的。
尽管它很大,但它的质量仅比太阳大10-20倍,但它的质量足以使恒星快速演化,因为恒星的寿命与其相反其质量的平方。
形成与演化
像所有恒星一样,槟榔起初是由巨大的氢气,氦气和宇宙尘埃与其他化学元素组成的云团,该云团在一个中心点附近凝结并增加了其质量密度。
有证据表明,形成恒星团就是这种情况,通常位于由稀疏稀疏星际物质组成的星云中。
图2. IC396星云在形成阶段有许多恒星。由于可见光谱被星云吸收,因此该图像是在红外下拍摄的。资料来源:NASA / Spitzer。
恒星的形成,其生命和死亡,是以下之间永恒的斗争:
- 引力吸引,它倾向于将所有物质凝聚在一个点上,
- 每个粒子的单独动能共同施加从吸引点逃逸和膨胀所必需的压力。
当原始云层向中心收缩时,形成一个原恒星,该恒星开始发出辐射。
引力吸引使原子核获得动能,但是当停在原恒星最密集的中心时,它们会发出电磁辐射,从而开始发光。
当到达氢核紧密堆积并获得足够的动能以克服静电排斥的点时,强大的吸引力开始起作用。然后发生核融合。
在氢核的核聚变中,形成了氦和中子核,具有大量的动能和电磁辐射。这是由于核反应中质量的损失。
这是通过动压力和辐射压力抵消恒星的重力压缩的机制。只要恒星处于该平衡状态,就可以说它处于主序列中。
红色巨人舞台
上述过程不会永远持续下去,至少对于非常大的恒星而言不会持久,因为随着氢气转化为氦气,燃料将被耗尽。
这样,抵消重力坍塌的压力就减小了,因此,恒星的核致密,与此同时,外层膨胀,部分最活跃的粒子逃逸到太空中,形成了一个恒星。尘埃云环绕恒星。
发生这种情况时,红色巨人的状态已经达到,贝特鲁日(Betelgeuse)就是这种情况。
图3.猎户座星座中的红色巨星,其大小为800个太阳到130个对等,这是它的恒星盘。(来源:HST)。
在恒星演化中,恒星的质量决定了生与死的时间。
像Betelgeuse这样的超级巨星的寿命很短,很快就会通过主要序列,而数百万年的小小的红矮星则适度发光。
槟榔估计有1000万年的历史,被认为处于其演化周期的最后阶段。据认为,在100,000年左右的时间内,其生命周期将以大型超新星爆炸而结束。
结构组成
槟榔的地核被地幔和大气所包围,是地球轨道直径的4.5倍。但是在2011年,人们发现该恒星周围环绕着巨大的恒星状星云。
包围槟榔星的星云从恒星表面延伸了600亿公里,这是地球轨道半径的400倍。
在最后阶段,红色巨人在相对较短的时间内将大量物质排入周围空间。据估计,槟榔仅在10,000年中就流失了相当于太阳的质量。这只是恒星的瞬间。
下图是恒星及其星云的图像,该图像是由ESO(位于南半球的欧洲天文学研究组织)使用位于智利安托法加斯塔Cerro Paranal的VLT望远镜获得的。
在图中,中心红色圆圈恰好是槟榔星,其直径是地球轨道的四倍半。然后,黑盘对应一个非常明亮的区域,该区域被遮盖以使我们能够看到围绕恒星的星云,正如已经说过的那样,该星云延伸到地球轨道半径的400倍。
该图像是在红外范围内拍摄的,并进行了着色,以便可以看到不同的区域。蓝色对应最短的波长,红色对应最长的波长。
图4.中心的红色小圆圈是槟榔星,黑色的圆圈是对非常明亮区域的掩盖。在黑色圆圈周围,您可以看到由恒星喷射出的物质组成的星云。(来源:ESO-VLT)
Betelgeuse中存在的元素
像所有恒星一样,槟榔主要由氢和氦组成。但是,由于它是最后阶段的一颗恒星,因此它内部开始合成周期表中的其他重元素。
对恒星周围的星云周围的星云进行观测,发现该星云由恒星抛出的物质组成,表明存在二氧化硅尘埃和氧化铝。这种材料是构成大多数岩石行星(例如地球)的物质。
这告诉我们,过去存在着数以百万计的类似于Betelgeuse的恒星,它们提供了构成太阳系中包括地球在内的岩石行星的物质。
槟榔衰减
最近,Betelgeuse在国际媒体上成为新闻,因为自2019年10月开始以来,它的光线在短短几个月内就开始明显变暗。
例如,在2020年1月,其亮度降低了2.5倍。但是,到2020年2月22日,它停止了调光并开始恢复其亮度。
这是指可见光谱,但是在过去的50年中,红外光谱的亮度一直保持相当稳定,这使天文学家认为它不是像太阳光那样发生的光变。导致超新星爆炸的阶段。
相反,这是由于恒星自身已排出的尘埃云而引起的电磁波谱可见带的吸收和分散。
尘埃云对红外透明,但对可见光谱不透明。显然,围绕恒星的厚尘云正在迅速远离恒星移动,因此,神话猎手猎户座的肩部肯定会在天空中停留更长的时间。
参考文献
- 宇航员 槟榔。从以下站点恢复:astronoo.com。
- Pasachoff,J.,2007年。《宇宙:新千年的天文学》。第三版。汤姆森·布鲁克斯(Thomson-Brooks)/科尔。
- 种子,M.,2011年。《天文学的基础》。第七版。圣智学习。
- 打开窗户。质量-光度关系。从以下站点恢复:media4.obspm.fr
- 维基百科。槟榔。从以下位置恢复:es.wikipedia.com
- 维基百科。Orion OB1恒星关联。从以下位置恢复:es.wikipedia.com