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織女星

#恒星# 0 0
織女星又稱(chēng)為織女一、天琴座α,是天琴座中最明亮的恒星,距離地球大約25光年,視星等為0.03??椗窃谝箍罩辛炼扰琶谖?,是北半球第二明亮的恒星,僅次于大角星。織女星與天狼星及大角星一樣,是太陽(yáng)附近最明亮的恒星之一。在北半球的夏天,觀測(cè)者多半可在天頂附近的位置用肉眼見(jiàn)到織女星,天琴座流星雨的輻射點(diǎn)就在織女星附近。
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織女星(Vega),或者稱(chēng)為織女一或天琴座α(α Lyrae),是天琴座中最明亮的恒星,距離地球約25光年??椗鞘且粋€(gè)扁球體恒星,長(zhǎng)軸和短軸約為2.362×2.818 R⊙,赤道半徑比兩極大19%,質(zhì)量為2.135±0.074 M⊙,表面溫度約為9602±180K。北極部分呈淡粉紅色,赤道部分呈藍(lán)白色??椗堑淖赞D(zhuǎn)速度相當(dāng)快,每12.5h自轉(zhuǎn)一周,赤道的旋轉(zhuǎn)速度更是高達(dá)274km/s,巨大的離心力使得赤道向外凸起,溫度的變化通過(guò)光球表面在極點(diǎn)達(dá)到最大值。地球上的觀測(cè)者視線(xiàn)正朝著織女星的極點(diǎn)。

織女星在夜空中亮度排名第五,是北半球第二明亮的恒星,僅次于大角星。它與天狼星及大角星一樣,是太陽(yáng)附近最明亮的恒星之一,距離地球大約25光年。在北半球的夏天,觀測(cè)者多半可在天頂附近的位置用肉眼見(jiàn)到織女星。因歲差現(xiàn)象,織女星大約在公元前12000年曾是北半球的極星,并在公元14000年將再度成為北極星,屆時(shí)赤緯會(huì)達(dá)到 86°14'。

織女星是太陽(yáng)之后,第一顆使用攝影術(shù)拍的恒星和用光譜記錄的恒星,第一批經(jīng)由視差測(cè)量估計(jì)出距離的恒星之一,曾是測(cè)量光度亮度標(biāo)尺的校準(zhǔn)基線(xiàn),是UBV測(cè)光系統(tǒng)用來(lái)定義平均值的恒星之一。19世紀(jì)天文學(xué)家普森設(shè)計(jì)了視星等的概念,將織女星定義為各個(gè)波段的0等星,這就是“Vega magnitude”。

天球位置

織女星是天琴座最亮的星,和附近的幾顆星連在一起,形成一架七弦琴的樣子,西方文化稱(chēng)之為天琴座。在夏夜的北半球中緯度地區(qū),織女星經(jīng)常出現(xiàn)于天頂附近。而對(duì)于冬天的南半球中緯度地區(qū),織女星一般低垂在北方的地平線(xiàn)上。由于織女星的赤緯是 38.78°,因此觀測(cè)者只能在51°S以北的地區(qū)看見(jiàn)它。在南極洲以及南美的大部分地區(qū),織女星不會(huì)升到地平線(xiàn)上。在51°N以北的地區(qū),織女星一直位于地平線(xiàn)上,成為一顆拱極星??椗菚?huì)在每年7月1日午夜左右通過(guò)天球經(jīng)線(xiàn),那時(shí)的位置最接近天頂。織女星位于一個(gè)稱(chēng)作夏季大三角的大范圍星群中,夏季大三角包括天琴座的織女星(織女一)、天鷹座的牛郎星(河鼓二)以及天鵝座的天津四。這個(gè)三角形近似一個(gè)直角三角形,織女星位于其直角頂點(diǎn)上。由于附近鮮有亮星,所以夏季大三角在北部天空非常突出。

由于地球的自轉(zhuǎn),恒星的位置每晚都會(huì)發(fā)生緩慢的移動(dòng)。然而如果一顆恒星位于地球自轉(zhuǎn)軸指向的位置時(shí),它任何時(shí)候都會(huì)保持在固定的位置,這種恒星稱(chēng)為指極星。地球自轉(zhuǎn)軸的位置隨著一個(gè)稱(chēng)為進(jìn)動(dòng)過(guò)程而逐漸發(fā)生變化,被稱(chēng)為地軸進(jìn)動(dòng)。每個(gè)完整的進(jìn)動(dòng)周期需要25770年(米蘭科維奇理論),這期間地球自轉(zhuǎn)軸在天球上畫(huà)出一個(gè)圓形的軌跡,這個(gè)軌跡會(huì)接近幾顆著名的恒星。當(dāng)前這顆星是當(dāng)前的北極星(勾陳一,小熊座α),但是大約公元前12000年,地軸離織女星大概只有5°。隨著進(jìn)動(dòng)持續(xù),在公元4000年左右,少衛(wèi)增八將取代小熊座α星成為北極星。在約公元14000年左右,地軸北極重新接近織女星,它將取代少衛(wèi)增八(仙王座γ)成為新的北極星,它也是人類(lèi)文明史上最明亮的北極星。同時(shí),地軸南極也將接近全天第二亮星老人星(船底座α)的位置,老人星也將成為新的南極星。

天琴座流星雨是一個(gè)大型的流星雨,每年在4月21~22日左右達(dá)到極大期。當(dāng)小型流星以很高的速度進(jìn)入地球大氣時(shí),它的物質(zhì)將會(huì)蒸發(fā)并產(chǎn)生一道光。眾多流星在流星雨期間從同一個(gè)方向出現(xiàn),以觀測(cè)者的角度來(lái)看,它們發(fā)光的尾跡似乎是從天空中的同一點(diǎn)輻射出去。天琴座流星雨的輻射點(diǎn)就在織女星附近,因此也常稱(chēng)為天琴座α流星雨。天琴座α流星雨實(shí)際上是由撒切爾彗星(C/1861 G1,Thatcher)所引起的,與織女星沒(méi)有任何關(guān)系。

觀測(cè)歷史

針對(duì)天體攝影的天體攝影術(shù)誕生于1840年,當(dāng)時(shí)約翰·威廉·德雷伯使用銀版攝影法對(duì)月球進(jìn)行攝影。哈佛大學(xué)天文臺(tái)科學(xué)家喬治·菲利普斯·邦德(George Phillips Bond)和約翰·亞當(dāng)斯·惠普爾(John Adams Whipple)在1840年7月17日對(duì)織女星進(jìn)行攝影,它成為人類(lèi)第一顆(除了太陽(yáng)以外)攝影的恒星,也是使用銀版照相法。亨利·德雷伯(Henry Draper)在1872年8月對(duì)織女星攝影的時(shí)候,得到了第一張恒星光譜的照片。這也使得他成為第一個(gè)展現(xiàn)恒星吸收譜線(xiàn)的人。天文學(xué)家已經(jīng)在太陽(yáng)的光譜里辨識(shí)出類(lèi)似的光譜線(xiàn)。威廉·哈金斯(William Huggins)在1879年利用織女星和類(lèi)似恒星的光譜照片來(lái)辨認(rèn)一系列在該類(lèi)恒星里普遍存在的12條“非常強(qiáng)烈的譜線(xiàn)”。后來(lái)天文學(xué)家辨認(rèn)出這是氫原子的巴耳末系譜線(xiàn)。從1943年開(kāi)始,天文學(xué)家將織女星的光譜當(dāng)成分類(lèi)其他恒星的標(biāo)準(zhǔn)之一。

天文學(xué)家可以借由地球環(huán)繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí),織女星相對(duì)于背景恒星的視差測(cè)量出它與地球之間的距離。歷史上首先發(fā)表恒星視差的人是瓦西里·雅可夫列維奇·斯特魯維(Василий Яковлевич Струве),他宣稱(chēng)的織女星視差值是0.125″,但是弗里德里希·威廉·貝塞爾(Friedrich Wilhelm Bessel)懷疑斯特魯維發(fā)表的數(shù)據(jù)。當(dāng)貝塞爾公布恒星系統(tǒng)天鵝座61的視差為0.314″時(shí),斯特魯維把織女星的視差修正為先前的兩倍左右。這次修正使斯特魯維公布的數(shù)據(jù)更有疑問(wèn),因此當(dāng)時(shí)大部分天文學(xué)家(包括斯特魯維在內(nèi))都認(rèn)可貝塞爾的數(shù)據(jù)才是歷史上首次的視差觀測(cè)。然而令人吃驚的是,斯特魯維原本公布的數(shù)據(jù)與現(xiàn)今的天文學(xué)家接受的數(shù)值0.129″其實(shí)非常接近。

地球上看到的恒星亮度是使用標(biāo)準(zhǔn)化的對(duì)數(shù)刻度-視星等來(lái)表示,它隨著恒星亮度的增加而減小。肉眼能見(jiàn)的最暗恒星為6等星,而最亮的恒星天狼星星等為-1.47等。為了標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)對(duì)數(shù)刻度,天文學(xué)家選擇織女星來(lái)作為所有波長(zhǎng)的0星等。因此許多年以來(lái),織女星被當(dāng)作是絕對(duì)星等測(cè)定的亮度刻度。然而這種規(guī)定沒(méi)有延續(xù)下來(lái),當(dāng)前視星等的零點(diǎn)普遍使用特定數(shù)值的光流量來(lái)表示。這種方法對(duì)于天文學(xué)家來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)便,因?yàn)榭椗遣⒉荒苡肋h(yuǎn)作為度量的標(biāo)準(zhǔn)。

UBV測(cè)光系統(tǒng)測(cè)量通過(guò)紫外、藍(lán)色和黃色濾光片的恒星星等,并分別使用U、B、V來(lái)表示。天文學(xué)家在1950年采用六顆恒星來(lái)設(shè)置UBV測(cè)光系統(tǒng)的初始平均值,織女星是其中之一。這六顆恒星的平均星等被定義為:U-B=B-V=0。實(shí)際上,這些恒星在黃、藍(lán)和紫外部分的電磁光譜的星等都是一樣的。因此織女星在可視的范圍內(nèi)有相對(duì)接近的電磁波譜(波長(zhǎng)范圍為350-850納米,人眼大部分都能夠看見(jiàn)),因此光流量密度大致相等,為2000-4000Jy(央斯基)。然而織女星的光流量密度在紅外波段大幅降低,每5平方毫米大約為100Jy。

天文學(xué)家在1930年代年代對(duì)織女星的光度測(cè)定,顯示了這顆恒星有近±0.03星等的微小變化,因?yàn)檫@個(gè)波動(dòng)范圍接近當(dāng)時(shí)觀測(cè)能力的極限,所以他們對(duì)于織女星光度是否發(fā)生變化存在了爭(zhēng)議。大衛(wèi)·鄧?yán)仗煳呐_(tái)(David Dunlap Observatory)在1981年重新測(cè)量了織女星的星等并顯示出它有輕微的光度變化,因此天文學(xué)家建議將織女星歸類(lèi)為矮造父變星(盾牌座δ變星)。這類(lèi)恒星以類(lèi)似的方式振蕩,使得恒星的光度存在周期性的脈動(dòng)。雖然織女星符合這類(lèi)變星的物理特性,但其他觀測(cè)者卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種變化,因此織女星的光度變化可能是測(cè)量的系統(tǒng)誤差造成的。

天文學(xué)家在1979年使用美國(guó)白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)發(fā)射的X射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到織女星發(fā)出X射線(xiàn),也是人類(lèi)首次在太陽(yáng)以外的單主序星觀測(cè)到這種現(xiàn)象。織女星在1983年成為天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第一顆擁有塵埃盤(pán)的恒星。紅外天文衛(wèi)星(IRAS)發(fā)現(xiàn)織女星發(fā)出紅外超輻射,這種現(xiàn)象可能是恒星加熱塵埃盤(pán)而輻射出來(lái)的。這些塵粒可能于太陽(yáng)系的柯伊伯帶相類(lèi)似是巖屑盤(pán)中的天體碰撞產(chǎn)生的結(jié)果。這些由于塵埃盤(pán)造成紅外線(xiàn)輻射超量的恒星的結(jié)果??椗潜P(pán)的分布并不規(guī)則和顯示著至少有一顆大小類(lèi)似木星的行星在環(huán)繞著它公轉(zhuǎn)。

物理特性

織女星的光譜型為A0V,是一顆主序星,顏色為白中透藍(lán),其核心正在發(fā)生氫變成氦的核聚變。由于大質(zhì)量的恒星比小質(zhì)量的恒星核聚變更快,所以織女星停留在主序星的時(shí)間只有約10億年,只有太陽(yáng)的1/15。織女星當(dāng)前的年齡大約是4.55億年,已經(jīng)要超過(guò)它在主序星階段壽命的一半。織女星脫離主序星階段后,將可以成為一顆M型的紅巨星并損失大部分質(zhì)量,最終成為一顆白矮星??椗堑馁|(zhì)量為2.135±0.074 M⊙,實(shí)際光度為太陽(yáng)的37倍。織女星可能是一顆矮造父變星,光變周期約為0.107天。

織女星核心產(chǎn)生的能量來(lái)自于碳氮氧循環(huán)(CNO循環(huán)),這是一種以碳、氮、氧原子核為中介,把質(zhì)子聚合為氦的核聚變過(guò)程。進(jìn)行該核聚變過(guò)程需要大約1500萬(wàn)K的高溫,高于太陽(yáng)核心溫度,也比太陽(yáng)的質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)效率還高。CNO循環(huán)對(duì)溫度高度敏感,緊鄰的對(duì)流層將核心區(qū)聚變反應(yīng)產(chǎn)生的“灰燼”均勻散布,對(duì)流層外圍是輻射層,最外層則是大氣層。這與太陽(yáng)形成鮮明的對(duì)照:太陽(yáng)的中心是輻射層,其外覆蓋的是對(duì)流層。

天文學(xué)家對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)織女星的能量通量進(jìn)行精確地測(cè)量。這顆恒星在波長(zhǎng)為5480?的波段光通量為3650Jy(央斯基),誤差范圍2%。氫的吸收光譜在織女星的可見(jiàn)光譜中占據(jù)主導(dǎo)地位,特別是在電子主量子數(shù)n=2的巴耳末系。其他元素的譜線(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較微弱,其中比較強(qiáng)烈的譜線(xiàn)是電離的鎂、鐵、鈣線(xiàn)??椗堑腦射線(xiàn)輻射很微弱,這表明織女星的日冕肯定很微弱甚至不存在。因?yàn)榭椗堑臉O點(diǎn)朝向地球,所以極區(qū)日冕洞可能存在。天文學(xué)家可能難以證實(shí)日冕確實(shí)存在,因?yàn)樵S多X射線(xiàn)并不會(huì)隨著可見(jiàn)光一起被恒星發(fā)射出去。

位于比利牛斯山的南比戈?duì)柗逄煳呐_(tái)(Observatoire du Pic du Midi de Bigorre)的一個(gè)天文學(xué)家小組使用磁分光偏振法偵測(cè)到織女星的表面存在磁場(chǎng),這是天文學(xué)家首次在A型光譜型恒星、而不是Ap和Bp星這類(lèi)化學(xué)豐度特殊的特殊星上偵測(cè)到磁場(chǎng)。其磁場(chǎng)視線(xiàn)方向的平均磁通量為?0.6±0.3高斯與太陽(yáng)表面的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)??椗堑拇艌?chǎng)約為30高斯,而太陽(yáng)約為1高斯。

自轉(zhuǎn)

天文學(xué)家曾使用過(guò)干涉儀來(lái)精準(zhǔn)測(cè)量織女星半徑,結(jié)果顯示它的半徑為太陽(yáng)半徑的2.73±0.01倍。這個(gè)數(shù)值比天狼星的半徑還大60%,但是恒星模型顯示它應(yīng)該只比天狼星大約12%,天文學(xué)家認(rèn)為這是因?yàn)槲覀冇^測(cè)到高速旋轉(zhuǎn)的織女星極區(qū)。威爾遜山天文臺(tái)的高分辨率天文中心(CHARA)干涉儀在2005年至2006年之間的觀測(cè)證實(shí)了這項(xiàng)推論。而最新的觀測(cè)結(jié)果表明,織女星的平均半徑約為2.59R⊙??椗堑淖赞D(zhuǎn)軸與地球觀測(cè)者的視線(xiàn)夾角不會(huì)超過(guò)5°。這顆恒星赤道附近的恒星自轉(zhuǎn)速度約為274km/s,即每12.5h自轉(zhuǎn)一周,已達(dá)到因離心力效應(yīng)而解體的速度上限的93%??焖僮赞D(zhuǎn)導(dǎo)致織女星形狀明顯變扁,赤道半徑比極半徑大19%(織女星的極半徑約為2.362 R⊙,赤道半徑約為2.818 R⊙)。地球觀測(cè)者的視線(xiàn)幾乎正對(duì)著織女星的極區(qū),因此它看起來(lái)相對(duì)比較大。

織女星的兩極地區(qū)重力加速度大于赤道地區(qū),所以天文學(xué)家根據(jù)馮·塞佩爾定理(Von Zeipel theorem)推斷兩極地區(qū)的光度也比赤道地區(qū)高。這種情況可以從恒星表面有效溫度的變化上觀測(cè)到,極區(qū)溫度高達(dá)10060K,而赤道區(qū)域約為8152K,赤道面的亮度僅為極區(qū)的一半。這種情況導(dǎo)致強(qiáng)烈的重力昏暗效應(yīng),相對(duì)于普通的基本球?qū)ΨQ(chēng)恒星而言,如果從極區(qū)方向觀測(cè)織女星,它會(huì)比預(yù)期的還要黑暗。溫度梯度還意味著赤道周?chē)赡艽嬖趯?duì)流區(qū),而其余的大氣層基本都處于輻射平衡。

假如織女星是一顆普通球?qū)ΨQ(chēng)且緩慢自轉(zhuǎn)的恒星,那么按當(dāng)前測(cè)定的距離來(lái)說(shuō),它的熱輻射光度將是太陽(yáng)的57倍,遠(yuǎn)大于同等質(zhì)量普通主序星的絕對(duì)光度。實(shí)際上織女星的絕對(duì)光度約為太陽(yáng)的40倍,而天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象解決了這個(gè)矛盾。因?yàn)榭椗情L(zhǎng)久以來(lái)都是望遠(yuǎn)鏡標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)星(視星等0.03),高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)現(xiàn)可能將挑戰(zhàn)那些將織女星視為普通球?qū)ΨQ(chēng)恒星的推論。隨著其自轉(zhuǎn)速度、自轉(zhuǎn)軸傾角的確定,天文學(xué)家可望改進(jìn)儀器的校準(zhǔn)精度。

元素豐度

天文學(xué)家把原子量比氦更大的元素稱(chēng)為“金屬”??椗枪馇?qū)拥慕饘儇S度只有太陽(yáng)大氣層金屬豐度的32%。(跟織女星一樣,天狼星的金屬豐度也只有太陽(yáng)的1/3)太陽(yáng)的金屬豐度(ZSol)約為0.0172±0.002。從豐度上來(lái)說(shuō),織女星只有0.54%的組成元素比氦更重。

因?yàn)榻饘俸慨惓5氐?,所以織女星是一顆牧夫λ型星。然而光譜型A0-F0恒星為何出現(xiàn)如此罕見(jiàn)的化學(xué)組成仍舊是個(gè)未知數(shù),可能這些化學(xué)成分已經(jīng)擴(kuò)散出去或恒星質(zhì)量下降所造成的,雖然恒星模型顯示這種情況通常只發(fā)生在恒星的氫燃燒階段末期。這顆恒星誕生于金屬含量異常低的氣體塵埃等星際物質(zhì)中則是另一種可能的原因。

天文學(xué)家觀測(cè)到織女星的He/H(氦/氫)比例為0.030±0.005,這比太陽(yáng)低約40%,可能是由于其表面附近的氦對(duì)流層消失所引起的。能量傳遞被輻射層所取代可能導(dǎo)致這種與擴(kuò)散作用大不相同的異常情況。

運(yùn)動(dòng)態(tài)

恒星的徑向速度是該恒星沿著地球視線(xiàn)方向的運(yùn)動(dòng)分量。當(dāng)織女星遠(yuǎn)離地球時(shí),從織女星發(fā)出的光線(xiàn)頻率會(huì)降低(偏向紅色);當(dāng)它接近地球時(shí),頻率則會(huì)升高(偏向藍(lán)色),因此天文學(xué)家可以借由測(cè)量恒星光譜的紅移或藍(lán)移量來(lái)計(jì)算恒星運(yùn)動(dòng)速度。天文學(xué)家對(duì)織女星的精確測(cè)量表明其紅移值為-13.9±0.9km/s,負(fù)號(hào)表示其相對(duì)運(yùn)動(dòng)朝向地球。

恒星的自行會(huì)使得恒星相對(duì)于更遙遠(yuǎn)的背景恒星位置產(chǎn)生變化。天文學(xué)家對(duì)織女星的精確測(cè)量計(jì)算它的自行,赤經(jīng)方向202.03±0.63毫角秒/年,赤緯方向287.47±0.54毫角秒/年。織女星的總自行為327.78毫角秒/年,所以它的位置在11000年之內(nèi)會(huì)移動(dòng)1°之多。

織女星在銀河坐標(biāo)系統(tǒng)中的空間速率分量為(U、V、W)=(?16.1±0.3、?6.3±0.8、?7.7±0.3),總空間速率為19 km/s。面向太陽(yáng)方向的徑向速率分量為-13.9km/s,而切向速率為9.9km/s。雖然織女星只是夜空中第五明亮的恒星,但是因?yàn)槠渲饾u接近太陽(yáng)而緩慢地變亮??椗谴蠹s在21萬(wàn)年后將取代老人星成為地球夜空中第二明亮的恒星,在29萬(wàn)年后取代天狼星達(dá)到最高峰(視星等為-0.81),持續(xù)長(zhǎng)達(dá)27萬(wàn)年。屆時(shí)由于天狼星遠(yuǎn)離太陽(yáng)系,其亮度將低于織女星。

織女星的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)顯示它屬于北河二移動(dòng)星群的成員,但是織女星的年齡比其他成員都老,所以是否真有這樣的星群仍有爭(zhēng)議。北河二移動(dòng)星群大約有16顆恒星,包含天鉤五、氐宿增七、氐宿一、北河二及北落師門(mén)等。這些恒星在宇宙中以共同的速度朝向同大致的方向運(yùn)動(dòng),并有共同的起源,都誕生自同一個(gè)疏散星團(tuán)。北河二移動(dòng)星群年齡估計(jì)介于1~3億年間,平均空間速度為16.5km/s。

行星系統(tǒng)

紅外超量

紅外天文衛(wèi)星(IRAS)發(fā)現(xiàn)織女星有紅外過(guò)量現(xiàn)象,超過(guò)了單一恒星應(yīng)有的紅外線(xiàn)通量,這也是天文學(xué)家早期對(duì)于織女星的研究結(jié)果之一。這些過(guò)多的紅外線(xiàn)在25、60、100μm波長(zhǎng)的測(cè)量中都來(lái)自以恒星為中心的10角秒的角半徑范圍內(nèi)。根據(jù)天文學(xué)家測(cè)量到的織女星距離,這相當(dāng)于80天文單位的距離。有人認(rèn)為這些輻射來(lái)自環(huán)繞恒星尺寸只有毫米大小的顆粒,因?yàn)楸冗@更小的顆粒最終都會(huì)因?yàn)槠掠⊥ⅰち_伯遜阻力的輻射壓而被清除出恒星系統(tǒng)。輻射壓力會(huì)使軌道中以螺旋向內(nèi)運(yùn)動(dòng)的塵埃粒子被推擠出去,這種效果對(duì)越靠近恒星的微小顆粒越為顯著。

天文學(xué)家后來(lái)持續(xù)以193μm波長(zhǎng)對(duì)織女星進(jìn)行觀測(cè),發(fā)現(xiàn)這些顆粒的通量低于預(yù)期,表示這些顆粒的大小必須只有100μm甚至更小。如果要在環(huán)繞織女星的軌道上維持一定數(shù)量的塵埃,就必須不斷的補(bǔ)充需求,一個(gè)可能維持塵埃數(shù)量的機(jī)制是盤(pán)面中合并天體坍縮并形成行星的程序正在不斷進(jìn)行。根據(jù)實(shí)際模型顯示如果從極軸的方向觀察,塵埃分布在半徑120天文單位的圓盤(pán)面上,而且圓盤(pán)中心有一個(gè)半徑不小于80天文單位的洞。

在發(fā)現(xiàn)織女星周?chē)募t外過(guò)量之后,天文學(xué)家也發(fā)現(xiàn)其它恒星因?yàn)閴m埃的排放所產(chǎn)生的也出現(xiàn)類(lèi)似的異常現(xiàn)象。迄2002年,天文學(xué)家大約已經(jīng)發(fā)現(xiàn)400顆這類(lèi)恒星,并歸類(lèi)為"類(lèi)織女星"(Vega-like)或"超織女星"(Vega-excess)恒星,并相信這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)提供太陽(yáng)系起源的線(xiàn)索。

巖屑盤(pán)

斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡在2005年獲得織女星塵埃的高清晰影像,顯示塵埃盤(pán)在波長(zhǎng)24μm延伸至43″(330天文單位),在波長(zhǎng)70μm延伸至70″(543天文單位),而在波長(zhǎng)160μm延伸至105″(815天文單位)。這些分布更廣泛的塵埃盤(pán)是由大小在1–50μm的球形和不規(guī)則塵埃粒子所構(gòu)成,估計(jì)這些塵粒的總質(zhì)量是地球質(zhì)量的0.3%。這些塵粒須要類(lèi)似太陽(yáng)系柯伊伯帶的小行星互相碰撞才能產(chǎn)生。因此這些環(huán)繞織女星的塵埃比較像巖屑盤(pán),而不是早先所認(rèn)為的原行星盤(pán)。天文學(xué)家估計(jì)巖屑盤(pán)的內(nèi)徑是11″±2″(70至102天文單位),該塵埃盤(pán)是較大型的巖屑碰撞后產(chǎn)生的碎片被輻射壓推向外圍所產(chǎn)生的。天文學(xué)家根據(jù)織女星的壽命,認(rèn)為須要巨大的起始質(zhì)量(估計(jì)為數(shù)百倍木星質(zhì)量)來(lái)維持其塵埃盤(pán)。因此原先產(chǎn)生中等大?。ɑ蚋螅┑腻缧腔蛐⌒行强赡苄愿?,后來(lái)這些天體與小型的天體或其它物體碰撞,結(jié)果產(chǎn)生更小的碎片。相較于恒星的年齡,這個(gè)塵埃盤(pán)是比較年輕的,除非有其它的碰撞事件繼續(xù)產(chǎn)生更多的塵粒,它最終將會(huì)消失。

帕洛瑪測(cè)試干涉儀在2001年的觀測(cè)結(jié)果與稍后威爾遜山天文臺(tái)高分辨率天文中心在2006年的觀測(cè)結(jié)果都顯示織女星擁有內(nèi)塵埃帶。這個(gè)外星黃道塵位在距離恒星8天文單位的范圍內(nèi),可能是恒星系內(nèi)動(dòng)力擾動(dòng)的證據(jù)。它可能是彗星或小行星猛烈的轟擊造成的,并且可能是行星系統(tǒng)存在的證據(jù)。

可能存在的行星

位于夏威夷莫納克亞山的詹姆斯·克拉克·麥斯威爾望遠(yuǎn)鏡(James Clerk Maxwell Telescope,JCMT)在1997年的觀測(cè)顯示在織女星的中心區(qū)有朝向東北延伸9″(70天文單位)的明亮團(tuán)塊。這個(gè)可能存在的塵埃盤(pán)若不是受到行星的攝動(dòng),就是有被塵埃包覆的天體在軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)。然而凱克望遠(yuǎn)鏡(Keck Telescope)的影像排除了有亮度在16等以上,超過(guò)12倍木星質(zhì)量的天體存在,夏威夷聯(lián)合天文中心和加州大學(xué)的天文學(xué)家認(rèn)為這個(gè)影像可能是行星系統(tǒng)仍然在形成的證據(jù)。

天文學(xué)家要確定行星的性質(zhì)相當(dāng)困難,一篇發(fā)表于2002年論文認(rèn)為這個(gè)團(tuán)塊是偏心軌道上的一顆相當(dāng)于木星質(zhì)量的天體。軌道上聚集的塵埃與行星產(chǎn)生平均運(yùn)動(dòng)共振(它們的軌道周期與行星形成簡(jiǎn)單的整數(shù)分?jǐn)?shù)比)導(dǎo)致團(tuán)塊形成。

英國(guó)愛(ài)丁堡皇家天文臺(tái)的天文學(xué)家在2003年曾提出一種假設(shè),認(rèn)為一顆約當(dāng)海王星質(zhì)量的天體經(jīng)歷超過(guò)5600萬(wàn)年的時(shí)間,從40天文單位向外遷移至65天文單位的位置,這個(gè)公轉(zhuǎn)軌道比較遙遠(yuǎn),可以讓類(lèi)地行星在比較接近織女星位置形成。這種行星遷移可能需要與另一顆行星的引力產(chǎn)生交互作用,該行星質(zhì)量更大,但是公轉(zhuǎn)軌道較小。

天文學(xué)家在2005年使用昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡的日冕儀進(jìn)一步確認(rèn)這顆環(huán)繞織女星的行星質(zhì)量介于木星的5至10倍之間。天文學(xué)家在2007年使用更新且更敏銳的布爾高原干涉儀(Plateau de Bure Interferometer)來(lái)觀側(cè)該團(tuán)塊,觀測(cè)結(jié)果顯示塵埃盤(pán)平滑且對(duì)稱(chēng),并未發(fā)現(xiàn)先前觀測(cè)到的團(tuán)塊,假設(shè)的氣態(tài)巨行星是否存在也有存疑。

雖然人類(lèi)還不能直接看見(jiàn)這顆環(huán)繞著織女星的行星,但也不能排除行星系統(tǒng)的存在。因此可能有更接近恒星,軌道比較小的類(lèi)地行星存在。行星環(huán)繞織女星的軌道傾角可能對(duì)準(zhǔn)這顆恒星的赤道平面。如果站在環(huán)繞織女星的假設(shè)行星上觀看星空,太陽(yáng)只是位于天鴿座的一顆4.3等暗星。

中國(guó)文化

在中國(guó)神話(huà)里有一個(gè)七夕的故事,講述牛郎(河鼓二)和他的兩個(gè)孩子(河鼓一和河鼓三)與他們的母親織女(織女一,與其附近兩個(gè)四等星織女二和織女三組成一個(gè)正三角形,合稱(chēng)織女三星)被銀河所分隔。然而喜鵲會(huì)在每年中國(guó)農(nóng)歷的七月初七于銀河上搭起一座橋,讓牛郎和織女短暫地相會(huì)。在河南南陽(yáng)出土一塊漢代畫(huà)像石,中心為白虎,白虎前刻出織女星,白虎后為牽牛星,其中的牽牛圖像是一位農(nóng)夫牽著一頭牛,牛體上方呈橫直線(xiàn)的三顆星,正是河鼓三星??椗畧D像,高髻坐姿,周?chē)兴念w星星。日本的七夕節(jié)(Tanabata)把織女星稱(chēng)作“織姫”也是根據(jù)這個(gè)傳說(shuō)。

詩(shī)詞文獻(xiàn)

西周《詩(shī)經(jīng)·小雅·大東》:“維天有漢,監(jiān)亦有光。跂彼織女,終日七襄。雖則七襄,不成報(bào)章。晚彼牽牛,不可以服箱?!?/p>

西漢司馬遷著《史記·天官書(shū)》:“婺女,其北織女??椗?,天女孫也?!睆埵毓?jié)正義:“織女三星,在河北天紀(jì)東,天女也,主果蓏絲帛珍寶。”

西漢淮南王劉安著《淮南子·俶真訓(xùn)》:”若夫真人,則動(dòng)溶于至虛,而游于滅亡之野……臣雷公﹑役夸父﹑妾宓妃,妻織女,天地之間何足以留其志!“

東漢班固著《西都賦》:“臨乎昆明之池,左牽牛而右織女?!?/p>

《古詩(shī)十九首·迢迢牽牛星》記載:“迢迢牽牛星,皎皎河漢女,纖纖擢素手,札札弄機(jī)杼,終日不成章,涕泣零如雨。河漢清且淺,相去復(fù)幾許,盈盈一水間,脈脈不得語(yǔ)?!边@段里已具有牛郎織女故事的基本輪廓。后來(lái)在西晉張華《博物志》、南朝梁吳均《續(xù)齊諧記》等書(shū)中都有記載。

南朝梁人宗懔《荊楚歲時(shí)記》。其中提到:“七月七日為牽??椗蹠?huì)之夜……是夕,人家婦女結(jié)彩縷,穿七孔針,或以金銀瑜石為針。陳瓜果于庭中以乞巧,有喜子網(wǎng)于瓜上,則以為符應(yīng)?!?/p>

《全唐詩(shī)》卷八八七中盧仝有一首《月蝕詩(shī)》,生動(dòng)描述了牛郎織女的故事:“人間一葉梧桐飄,蓐收行秋回斗杓。神宮召集役靈鵲,直渡銀河云作橋。河?xùn)|美人天帝子,機(jī)抒年早勞玉指??棾稍旗F紫綃衣,辛苦無(wú)歡容不理。帝憐獨(dú)居無(wú)以?shī)?,河西嫁與牽牛夫。自從嫁后廢織纴,綠鬢云鬟朝暮梳。貪歡不歸天帝怒,謫歸卻踏來(lái)時(shí)路。但令一歲一相見(jiàn),七月七日橋邊渡。別多會(huì)少知奈何,卻憶從前恩愛(ài)多。勿勿萬(wàn)事說(shuō)不盡,燭龍已駑隨義和。橋邊靈官曉催發(fā),令嚴(yán)不管輕離別??諏⒂隃I作沱沲,淚痕有盡愁無(wú)歇。我言織女君休嘆,天地?zé)o窮會(huì)相見(jiàn)。猶勝姮娥不嫁人,夜夜孤眠廣寒宮?!?/p>

風(fēng)俗小說(shuō)

東漢泰山太守應(yīng)劭輯錄的民俗著作《風(fēng)俗通義》:“七夕織女當(dāng)渡河,使鵲為橋,相傳七夕鵲首無(wú)故皆髡,因?yàn)榱阂远煽椗室??!?/p>

漢代劉歆著、東晉葛洪輯抄的《西京雜記》:“織女渡河,使鵲為橋,故是日人間無(wú)鵲。至八日,則鵲尾皆禿?!笨椗邬o橋上看見(jiàn)牛郎時(shí),免不了傾吐衷情,甚至流淚,傳說(shuō)七夕節(jié)下的細(xì)雨,就是織女的眼淚,民間一看見(jiàn)下雨就說(shuō):“織女姐姐又哭了?!?/p>

唐代《歲華紀(jì)麗》卷三引漢應(yīng)劭《風(fēng)俗通》佚文:“織女七夕當(dāng)渡河,使鵲為橋?!?/p>

宋代《太平御覽》卷六引《大象列星圖》:“河鼓三星在牽牛北,主軍鼓,蓋天子三將軍也。中央大將軍也,其南左星左將軍也;其北右星右將軍也;所以備關(guān)梁而拒難也。昔傳牽??椗咴缕呷障嘁?jiàn)者,則此是也。故,<爾雅>云‘河鼓謂之牽牛’。又古歌曰:‘東飛伯勞西飛燕,黃姑織女時(shí)相見(jiàn)’其黃姑者,即河鼓也,為吳音訛而然。今之言者謂是列舍牽牛而會(huì)織女,故為此分析,令知斷其疑也?!?/p>

明代《月令廣義·七月令》引南朝梁殷蕓《小說(shuō)》:“天河之東有織女,天帝之子也。年年機(jī)杼勞役,織成云錦天衣,帝憐其獨(dú)處,許嫁河西牽牛郎,嫁后遂廢織妊。天帝怒,責(zé)令歸河?xùn)|,但使一年一度相會(huì)?!睘榱讼鄷?huì),由鵲雀搭橋,二人在鵲橋上相見(jiàn)。后常用此典以詠夫妻暌隔,或借以表達(dá)男女相思﹑相愛(ài)之情。

清道光年間的《綦江縣志·歲時(shí)》:“七月七日,俗稱(chēng)牛女相會(huì),如女式陳瓜果乞巧。遇雨,謂之‘灑淚雨’?!?/p>

西方文化

古代神話(huà)

古埃及將這個(gè)星座視為一只禿鷹,而古印度則將這個(gè)星座視為一只老鷹或禿鷹。阿方索十世下令編制的《阿方索星表》(Alfonsine Tables)中已經(jīng)記錄下織女星的阿拉伯語(yǔ)名稱(chēng)。

亞述人把織女星稱(chēng)為“天堂判官”(Dayan-same),而阿卡德人則稱(chēng)它為“天堂之魂”(Tir-anna)。 在巴比倫天文學(xué)中,織女星可能曾經(jīng)是稱(chēng)為Dilgan(意為“光之信使”)的恒星之一。

在希臘神話(huà)中,織女星被稱(chēng)為L(zhǎng)yra,意思是豎琴,天琴座由此而得名。據(jù)說(shuō)這張七弦琴的主人是赫拉克勒斯(Herculus),是希臘神話(huà)中最有名的英雄,多才多藝,力大無(wú)窮,完成過(guò)十二件殊勛偉業(yè)。武仙座即是赫拉克勒斯,而天琴座靠近武仙座。另一種說(shuō)法認(rèn)為天琴座是俄耳甫斯(Orpheus)的豎琴,而織女星就是豎琴的柄。在羅馬神話(huà)中,秋天的起點(diǎn)就是基于織女星在特定的時(shí)刻從地平線(xiàn)升起的時(shí)候開(kāi)始的。

阿拉伯人稱(chēng)織女星為wāqi‘(意思為“掉落”或“著陸”),而an-nasr al-wāqi‘則是指“掉落的老鷹”。埃及天文學(xué)家Al Achsasi Al Mouakket制定的星表則稱(chēng)這顆恒星為Al Nesr al Waki,后來(lái)被翻成拉丁語(yǔ)Vulture Cadens。

織女星在拜火教中有時(shí)候會(huì)與一個(gè)叫做Vanant(意思是“征服者”)的小神聯(lián)系在一起??椗窃谟《壬裨?huà)中被稱(chēng)作Abhijit。摩訶婆羅多的作者廣博仙人(毗耶娑,Maharshi Vyas)在摩訶婆羅多的森林篇(Vana Parva,Chap.230, Verses 8-11)這章提到:“昴星團(tuán)與織女互相競(jìng)爭(zhēng),所以它在夏季至點(diǎn)現(xiàn)身,于是織女從夜空中消失”。P·V·Vartak在著作《The Scholarly Dating of Mahabharat》中認(rèn)為這是因?yàn)榭椗菑墓?2000年開(kāi)始逐漸接近天球極點(diǎn)所致。

中世紀(jì)的占星術(shù)學(xué)者將織女星視為吉普賽人之星其中之一,認(rèn)為它與橄欖石及香薄荷有關(guān)。德國(guó)卡巴拉學(xué)者海因里?!た颇崂蛩埂ぐ⒏窭锱粒℉einrich Cornelius Agrippa)使用卡巴拉符號(hào)來(lái)表示織女星(當(dāng)時(shí)稱(chēng)為Vultur cadens)。Waghi、Vagieh及Veka在中世紀(jì)星表中都代表織女星。

對(duì)北波利尼西亞人來(lái)說(shuō),織女星是眾所周知的年星(whetu o te tau)。它在歷史上曾象征著新年的開(kāi)始,應(yīng)該準(zhǔn)備播種。但最終這個(gè)功能被昴星團(tuán)所替代。

大眾生活

雪佛蘭于1971年推出Chevrolet Vega,織女星成為第一顆用于汽車(chē)名稱(chēng)的恒星。歐洲空間局研發(fā)了織女星運(yùn)載火箭。洛克希德公司生產(chǎn)的Lockheed Vega 5B飛機(jī)以織女星來(lái)命名。英國(guó)企鵝咖啡館樂(lè)團(tuán)也將織女星當(dāng)作歌曲名稱(chēng),收錄于《Concert Program》專(zhuān)輯中。

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