天体到底有些啥/爱科学学科学系列丛书

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发现怪异星体 2008年，美国“凤凰号”探测器在火星着陆探测 并返回地球，在拍摄到的照片中，发现离火星不远处 有一颗怪异的星体，根据照片上的颜色考证：它可能 是天文界争议已久的一种冷热共栖星体。 关于这颗星体的照片显示：星体中心是一种低温 体，但是它的周围有一层高温星云包层，其表面温度 至少高达几十万摄氏度。 这是一种什么星体呢？为何一颗星体会容纳如此 之大的温差呢？天文学家经过慎重研究与考证后认为 ，ASD星体是一颗名副其实的冷热共生星体。 共生星的得名 关于这种怪异星体的发现，最早是在20世纪30年 代。当时，天文学家在观测星空时发现了这种奇怪的 天体。 对它进行的光谱分析表明，它既是“冷”的，只 有2000摄氏度至3000摄氏度，同时又是十分热的，达 到几十万摄氏度。也就是说，冷热共生在一个天体上 。 1941年，天文学界把它定名为共生星。共生星体 是一种同时兼有冷星光谱特征和高温发射星云光谱复 合光谱的特殊天体。 几十年来，全球天文学家已经发现了约100多个 这种怪星。许多天文学家为解开怪星之谜耗费了他们 毕生的精力。 我国已故天文学家、前北京天文台台长程茂兰教 授早在20世纪四五十年代在法国就对共生星进行过多 种观测与研究，在国际上有一定的影响，我国另外一 些天文学家也参加了这项揭谜活动。 一大奇谜 共生星成了现代宇宙学界的一大奇谜，国际上的 天文学家为此举行了多次讨论会议。 在1981年的第一次国际“共生星现象”讨论会上 ，人们只是交流了共生星的光谱和光度特征的观测结 果，从理论上探讨了共生星现象的物理过程和演化问 题。 在那以后，观测共生星的手段有了很大发展。天 文学家用×射线、紫外线、可见光、红外线及射电波 段对共生星进行了大量观测，积累了许多资料。 到了1987年，在第二次国际“共生星现象”讨论 会上，科学家们进行了多方面的成果公布与讨论，表 明怪星之谜的许多方面虽然已为人类所认识，但它的 谜底仍未完全揭开。 近些年，天文学家用可见光波段对冷星光谱进行 的高精度视向速度测量证明，不少共生星的冷星有环 绕它和热星的公共质心运行的轨道运动，这有力地说 明共生星是双星。 人们还通过具有较高空间分辨率的射电波段进行 探测，查明了许多共生星的星云包层结构图，并认为 有些共生星上存在“双极流”现象。 “单星”说 最初，一些天文学家提出了“单星”说。他们认 为，这种共生星中心是一个属于红巨星之类的冷星， 周围有一层高温星云包层。 红巨星是一种晚期恒星，它的密度很小，体积比 太阳大得多，表面温度只有两三千摄氏度。可是星云 包层的高温从何而来，人们还是无法解释。 太阳表面温度只有6000摄氏度，而它周围的包层 ——日冕的温度却达到百万摄氏度以上。能不能用它 来解释共生星现象呢？日冕的物质非常稀薄，完全不 同于共生星的星云包层。因此，太阳不算共生星，也 不能用来解释共生星之谜。 “双星”说 哈佛大学天文学家亚瑟与西班牙科学家保认为， 共生星是由一个冷的红巨星和一个热的矮星，即密度 大而体积相对较小的恒：星组成的双星。 但是，当时光学观测所能达到的分辨率不算太高 ，其他观测手段尚未发展起来，人们通过光学观测和 红移测量测不出双星绕共同质心旋转的现象，而这是 确定是否为双星的最基本物质特征之一。但是双星说 并未能最后确立自己的阵地，有的天文学家就明确反 对双星说。 这其中一个重要原因是迄今为止未能观测到共生 星中的热星。科学家们只不过是根据激发星云所属的 高温间接推论热星的存在，从理论上判断它是表面温 度高达几十万摄氏度的矮星。许多天文学家都认为， 对热星本质的探索，应当是今后共生星研究的重点方 向之一。 此外，他们认为，今后还要加强对双星轨道的测 量，并进一步收集关于冷星的资料，以探讨其稳定性 。 理论模型 有的天文学家对共生星现象提出了这样一种理论 模型：共生星中的低温巨星或超巨星体积不断膨胀， 其物质不断外逸，并被邻近的高温矮星吸积，形成一 个巨大的圆盘，即所谓的“吸积盘”。吸积过程中产 生强烈的冲击波和高温。 由于它们距离我们太远，我们区分不出它们是两 个恒星，还是一个热星云包在一个冷星的外围。 其实，有的共生星属于类新星。类新星是一种经 常爆发的恒星，所谓爆发是指恒星由于某种突然发生 的十分激烈的物理过程而导致能量大量释放让星的亮 度骤增许多倍的现象。 仙女座Z型星是这类星中比较典型的例子。这是 由一个冷的巨星和一个热的矮星外包激发态星而组成 的双星系统，爆发时亮度可增大数十倍。它具有低温 吸收线和高温发射线并存的典型的共生星光谱特征。 何时揭开共生星之谜 天文学家们指出，对共生星亮度变化的监视有重 要意义。通过不问断的监视可以了解其变化的周期性 及有没有爆发，从而有助于揭开共生星之谜。 但是，共生星光变周期有的达到几百天，专业天 文工作者不可能连续几百天盯住这些共生星。因此， 他们特别希望广大的天文爱好者能其同来完成这项实 验。 揭开共生星之谜，对恒星物理和恒星演化的研究 都有重要的意义。但要彻底揭开这个天体之谜，无疑 还需要付出许多艰苦的努力。 P14-23