夜空中最美麗的雙星,不是雙星,是視雙星

臨近夏末,開始有了點秋高氣爽的感覺,又到了在城裡仰望星空的大好時候。

只要天氣晴朗,最近這段時間,等到天黑之後,你都能在天頂附近看到一顆亮星--那便是織女星。如果此時你面朝東方,那麼在織女星的右下方不遠處,你應該能找到牛郎星。就像傳說故事裡那樣,織女星和牛郎星隔著銀河相望。只不過,在被燈光照得太亮的城市夜空裡,你大概看不見它們之間的這道銀河。

在織女星下邊和牛郎星的左邊,你還能看到另一顆亮星。它跟牛郎織女構成一個近似等腰的三角形,稱為夏季大三角。這顆亮星,名叫天津四,所在天區隸屬於天鵝座。天鵝座是北半球夜空中最亮、最大的星座之一,其中最亮的5顆星構成十字架的形狀,又被稱為北十字。在晴朗的夜晚,就算在明亮的城市夜空,北十字在夏季大三角之間也隱約可見。

天津四是天鵝的尾巴,也是北十字的頂點。在這個星座裡,它是最亮的星,也就是天鵝座α。不過,它不是今天這篇文章的主角,織女星和牛郎星也不是。今天的主角是天鵝座β,中文名為輦道增七,在北十字裡與天津四相對,是十字架底部的那顆星,同時也構成了天鵝的頭部。

在天文愛好者眼中,它還有另一個身份--夜空中最美麗的雙星。

夜空中最美麗的雙星,不是雙星,是視雙星

夜空中最美麗的雙星,輦道增七,就位於夏季大三角的中間。圖片來源:夜空中國 & Steed

最美麗雙星

天鵝座β,肉眼看來只是普普通通一顆恆星,不算太暗,也沒有很亮。但只要在望遠鏡裡找到它,哪怕只是一臺小望遠鏡,你就很容易看清它其實是兩顆恆星。事實上,這種情況還挺常見的。但天鵝座β能夠被稱為最美麗雙星,自然有它的與從不同之處--那便是兩顆恆星的顏色。

較亮的那顆恆星,稱為天鵝座β A,看起來是橙紅色的。較暗的那顆,稱為天鵝座β B,卻是醒目的藍寶石色。在望遠鏡裡看起來,兩種顏色反差明顯,就像夜空中的一紅一藍兩顆寶石那樣閃閃發光。如果你從來沒有見過這對星星,在望遠鏡裡第一眼看到的時候,一定會忍不住發出驚歎聲來。

問題是,看起來反差強烈卻又如此靠近的這兩顆恆星,到底有沒有物理上的關聯呢?

夜空中最美麗的雙星,不是雙星,是視雙星

如果在望遠鏡裡找到天鵝座β,你很容易看出那是兩顆恆星,而且顏色一橙一藍,反差強烈。圖片來源:Tom Wildoner

真假雙星疑雲

這兩顆恆星有可能在宇宙中真的緊挨在一起,在引力的羈絆下彼此吸引相互繞轉。這種情況下,它們就是真實存在的物理雙星。雙星在宇宙中並不罕見,事實上大多數恆星都是出雙入對的,反倒是太陽這樣的"單身狗"才是少數派。

但也有可能,那兩顆恆星是完全獨立的,只是碰巧一前一後,出現在我們視線的同一個方向。它們實際上並沒有靠在一起,我們眼中的這對"雙星",只是一種視覺上的"錯覺",稱之為視覺雙星,因為我們實在分辨不出恆星的遠近。

天鵝座β是不是真雙星,這個問題困擾了天文學家幾十年。持不同觀點的天文學家發表了不少各執一詞的論文,卻誰也說服不了誰。原因在於,對這兩顆恆星在宇宙中的真實位置,特別是它們到地球的距離,我們瞭解得實在是不夠精確,只能大概確定它們離我們都超過300光年。

而現在,這個問題終於有了一個相當確定的答案。

相距甚遠?

答案來自歐洲空間局的天文衛星蓋亞(Gaia)。 這項令人難以置信的任務,正以驚人的精確度測繪天空,測量超過10億顆恆星在天空中的位置,以及在天空中的運動,還有它們的顏色。

這樣的精密測量能力,對天文學家來說至關重要!

我們的地球並非靜止不動,而是在環繞太陽運行,隨著地球位置的改變,我們遙望恆星的視角也會發生非常微妙的變化。這一點反映在天空中,我們就能看到恆星的位置,會以一年為週期,在天空中畫出一個非常微小的橢圓。這被稱為視差,如果可以精確測量,便可以直接得出恆星到我們的距離!

夜空中最美麗的雙星,不是雙星,是視雙星

隨著地球繞太陽運行,恆星的位置會以一年為週期,在天空中畫出一個橢圓。這讓蓋亞衛星能夠測出那些恆星到地球的遠近。當然,這種運動非常微小,要放大10000倍才會是這幅動圖裡展現的樣子。圖片來源:Luis Calçada

於是,美國天文學家、科普作家菲爾‧普萊特(Phil Plait)便在蓋亞公佈的數據庫中查詢了這兩顆恆星的數據。他發現較亮的橙紅色恆星距離地球328光年,而較暗的藍色恆星距離我們389光年。換句話說,兩顆恆星彼此間隔超過60光年。這是一個超長的距離,甚至超過牛郎星和織女星的間隔,所以它們不可能存在物理上的關聯。

不過,在這位天文學家看來,這個證據還不夠充分。

事實上,對於蓋亞衛星來說,較亮的那顆橙紅色恆星已經太亮了,很難把它的位置測定得非常準確,導致視差法測得的距離也存在很大的誤差。考慮到這些誤差,兩顆恆星的間隔有可能比60光年更遠,卻也有可能比60光年小得多。換句話說,蓋亞的距離測量數據,並不能給那個問題一錘定音。

南轅北轍!

好在,除了位置和距離,蓋亞衛星還能測量恆星在天空中的移動。

恆星都在繞銀河系運行,包括我們太陽也是,因此隨著時間的推移,恆星也會很緩慢地在天空中移動,稱為自行。雖然自行通常都很小,但對於蓋亞衛星來說,它的靈敏度足夠測量10億顆恆星的自行了。這其中,也包括構成天鵝座β的那兩顆恆星。

如果它們真的存在物理關聯,繞著彼此旋轉,那麼它們應該擁有幾乎相同的自行,因為它們在空間中一起移動。雖然由於相互旋轉,它們的自行也會稍有差異,但相比於繞著銀河系旋轉,這樣的差異應該小到可以忽略才對。

而實際上,這兩顆恆星的自行,可以說是南轅北轍。

按照蓋亞的測量數據,橙黃色的A星在往東南偏東方向移動,速度是每年16.66毫角秒,而藍寶石色的B星在往西南偏西方向移動,速度是每年1.13毫角秒。對於自行的測量,蓋亞的誤差相對較小,可以很有把握地說,它們在以不同的速度,朝著兩個不同的方向移動。

夜空中最美麗的雙星,不是雙星,是視雙星

雖然不是真正的雙星,天鵝座β在望遠鏡裡看起來,卻還是一樣美麗動人。圖片來源:Tom Wildoner

現在,那個問題終於可以定論了。組成天鵝座β的兩顆恆星,沒有物理聯繫。它們只是一對視覺雙星,並非真正的雙星。

不過,這絲毫不會減弱你在望遠鏡裡看到它們時,所能感受到的那種來自夜空的驚豔之美。

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