06.09 六光年外的“小太陽”、不甚尋常的恆星——巴納德星!

巴納德星位於蛇夫座β星附近,它是由美國天文學家愛德華·愛默生·巴納德擔任美國芝加哥大學天文學教授時,於1916年在葉凱士天文臺發現的,為紀念他在天文學的貢獻,後來稱之為“巴納德星”。巴納德星是離地球除比鄰星三星系統外第二近的恆星,距離為5.96光年。巴納德星的表面溫度大約為1800℃,和比鄰星一樣也是顆紅矮星,視星等是9.6等,亮度很弱,如果直接以肉眼進行觀測是看不見的。它的絕對星等是非常弱的13.3等,若將它和太陽放在一起,則它的明亮度只有太陽的萬分之四。它的質量為太陽的17%,直徑為太陽的1/6,如果和地球比較的話,只相當於20倍的地球直徑。

六光年外的“小太陽”、不甚尋常的恆星——巴納德星!

“小太陽”巴納德星

巴納德星是天文學家們所熱衷的熱門星球,為何會成為熱門星球?因為它有點與眾不同,首先與眾不同的就是它的自行運動速度,在目前已知的恆星中,它的自行運動速度是最快的,有時候這一類自行運動快的恆星也被叫做逃亡之星。一般的恆星自行運行一年也不過1角秒(角度單位,1度=60角分=3600角秒),牧夫座的大角星的自行速度算是快的,也不過才2角秒每年,而巴納德星的自行速度達到了10.31角秒,這樣的速度就相當於只需要花費175年,巴納德星就可以在天上移動相當於月球直徑的距離。其次所吸引人的便是它與地球的距離,根據觀測分析,巴納德星與地球的距離為5.96光年,是除了比鄰星外第二近的系外恆星,而更有趣的是,這種現狀正在發生改變,根據科學家和天文學家的持續觀測發現,巴納德星正在急速朝著太陽系靠近,預計在公元11800年左右,它與太陽系的距離將僅為3.85光年左右,將超越比鄰星的4.22光年,成為距離太陽最近的恆星。最後也是最吸引人們的地方,就是它和太陽一樣,擁有圍繞其公轉的行星,而且是兩顆,分別是一顆木星大小和一顆土星大小的行星,這是已知距離太陽系最近的行星系統。

恆星被命名之初,就被認為是“恆定不動的”,但其實天上的每一顆星都在動,只是因為恆星通常距離我們都在數百、數千甚至數萬光年外,即使恆星有移動,相對位置改變也很小,很難察覺出來,在人的有生之年是看不出它在動的,但是如果恆星距離較近,相對就容易看出它的改變,天文學家稱此為“恆星自行運動”。但恆星自行運動只反映了恆星在垂直於我們視線方向的切向速度。恆星在沿我們視線方向也在運動,其速度稱為視向速度。巴納德星每年自行運動約10.31角秒,相當於每秒走90公里,它的視向速度是以每秒106.8公里接近我們。以此速率計算,天文學家認為公元11800年時,它將運行到距離太陽3.85光年處,而成為除太陽外最接近我們的恆星,取代比鄰星(4.3光年)的位置,那時亮度將增加到8.5等。

六光年外的“小太陽”、不甚尋常的恆星——巴納德星!

巴納德星

天文學家Peter van de Kamp在1963年發表對巴納德星自行運動擾動現象的觀測與分析,推測它可能有一顆大小約等於木星的行星以24年為週期繞其運行,當時曾獲得多數天文學家的同意。但到80年代當收集的數據越來越多,發現許多矛盾後,這個結論開始有爭議,目前普遍認為當年的推論是錯的。新的分析認為巴納德星有兩顆行星;其中一顆行星的軌道週期為11.7年,軌道半長軸約2.7天文單位,質量約為木星的0.8倍;另外一顆星則為20年、3.8天文單位和約0.4倍。如果這些資料是正確的,則這將是用天體照相測量法找到的第一個包含有類行星的行星系。這些觀測需要極精確而長期的測量,所以對它們的推論還只是暫時的。無論最終結果如何,從某種意義上說,我們確實已經發現了巴納德星運行在同一軌道面上的行星系,只是更確切的證實還有待於今後的研究。

在上世紀七十年代,英國星學會提出代達羅斯計劃,這個計劃的目的是利用核聚變為動力向六光年外的巴納德星發射探測器,並利用50年的時間抵達巴納德星,計劃中的探測飛船的質量為5.4萬噸,其中推進裝置重量是5萬噸,預計經過持續4年的加速後,可以達到光速的1/8,不過最終代達羅斯計劃好像並沒有被實現。

六光年外的“小太陽”、不甚尋常的恆星——巴納德星!

“代達羅斯計劃”中的飛船模型


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