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心宿二
來源:互聯網

心宿二(英文名:Antares),又稱大火,在拜耳命名法中又稱為天蝎座α、α Scorpii或α Sco,屬天蝎座OB2星協。心宿二是天蝎座中最亮的恒星,也是夜空中排名第15亮的恒星。它與畢宿五、軒轅十四和北落師門一起組成了“四大王星”的星群。

心宿二在肉眼看來是一顆單星,但實際上是一個雙星系統。該系統由紅超巨星心宿二A和一顆較暗的藍白色主序星,即心宿二B組成。軌道半長軸為2.9角分,軌道周期在880~2562年之間。其中心宿二A被歸類為光譜型M1.5Iab-Ib恒星,半徑大約為680R⊙,表面溫度大約在3570K,目視稱星等為 +0.96,光度可能在44,700倍至128,900倍太陽光度的范圍內。且心宿二A正處于生命周期的最后階段,可能在未來一萬年或一百萬年的某個時候熄滅。心宿二B距離主星約550天文單位(AU),它的光譜類型是B2.5,其視星等約為+5.5等,是一個7.2 M⊙藍矮星,盡管與主星對比十分昏暗,伴星實際上仍然要比太陽亮出數百倍。

心宿二是天空中最亮的恒星之一,也是天蝎座的一部分,其最佳觀賞時間是7月中旬。心宿二在不同的文化中有不同的意義。在西方的占星術中,心宿二是15顆貝赫尼亞固定星之一,被認為是特殊占星術力量的來源。而心宿二屬于中國古代二十八星宿中東方蒼龍七宿中的心宿,是蒼龍的心臟,且象征著帝王。

命名

在中國,心宿二是東方蒼龍七宿中心宿的第二顆星,所以稱為心宿二,又稱為大火。其英文名Antares源自古希臘語 ?ντ?ρη?,意為“阿瑞斯的對手”。在公元前1100年的巴比倫星表中,心宿二被稱為GABA GIR.TAB,意為“蝎子乳房”。在公元前1100至700年的巴比倫綱要中,它是南方天空中的Ea恒星之一,代表蝎子女神伊什哈拉 (Ishhara)的乳房。后來被翻譯為“蝎子之心”,包括Calbalakrab,源自阿拉伯語 ???? ???????? Qalb al-?qrab。這是直接從古希臘語 Καρδ?α Σκορπ?ου Kardia Skorpiū翻譯而來的。Cor Scorpii是希臘名字的拉丁語calque。

2016年,國際天文學聯合會組織了恒星名稱工作組(WGSN),對恒星的專有名稱進行編目和標準化。 wgsn 2016年7月的第一份公告包含了WGSN批準的前兩批名稱的表格,其中包括心宿二(Antares)。天蝎座α(拉丁語為Alpha Scorpii)是這顆星的拜耳名稱。

心宿二的弗蘭斯蒂德命名法為21 Scorpii,以及諸如Bright Star Catalog中的HR 6134和Henry Draper Catalog中的HD 148478等目錄編號。作為一個重要的紅外源,它出現在兩微米全天巡天目錄中,編號為2MASS J16292443-2625549;在紅外天文衛星(IRAS)巡天圖集目錄中,編號為IRAS 16262-2619。它也被編目為雙星WDS J16294-2626 和CCDM J16294-2626。心宿二是一顆變星,被列入變星總表,但作為拜耳命名的恒星,它沒有單獨的變星名稱。

早期記載和研究

中國歷史上將心宿二稱為“大火”星。《國語·楚語》記載顓頊曾經任命“火正黎”管理民事;《周禮·夏官》有“季春出火,季秋納火”的記載,這些記載表明上古時代就有專職官員“火正”長期觀測心宿二,通過其出沒規律來確定季節的變換。中國古代高度關注大火星的觀測,因此心宿二本身及其附近發生的顯著變化,也被一些中國典籍記載。例如商代武丁時期有一則甲骨文記載“七日己巳夕口,有新大星并火”。且自秦漢以來兩千多年間有4次“火星守心”記錄,“熒惑守心”就是火星留守在二十八宿中的心宿

1819年4月13日,奧地利天文學家約翰·托拜厄斯·比格(Johann Tobias Bürg)稱心宿二有一顆伴星,但這種說法并未被認可,而且還被以可能是大氣效應導致為由駁回。1844年7月,蘇格蘭天文學家詹姆斯·威廉·格蘭特(James William Grant)稱其在印度觀測到了這顆伴星,兩年后又被奧姆斯比·米切爾(Ormsby M. Mitchel)發現。1847年4月,威廉·魯特·道斯(William Rutter Dawes)測量了這顆伴星。

20世紀初期,研究人員在心宿二的光譜中觀察到了徑向速度的變化,并嘗試推導恒星的軌道信息。但光譜中的這些微小變化實際上是由恒星大氣的脈動引起的,并且后續的研究指出恒星的大小必須有20%左右的改變才能在光譜中形成此變化。1925年,威爾遜山天文臺的弗朗西斯·皮斯(Francis G. Pease)通過干涉測量得出心宿二的直徑為6.44至6.92億公里,大約為463-497太陽半徑,使其成為當時已知的最大的恒星。

自1945年以來,美國變星觀測者協會一直在監測心宿二的亮度,并將它歸類為LC慢速不規則變星,其視星等在0.6和1.6之間緩慢變化,通常接近1.0,且沒有明顯的周期性。但統計分析表明心宿二的變光周期2180天,亮度變化于0.75~1.21等之間。1952年,有研究稱心宿二的亮度存在差異,并描述其從3.00到3.16的照相星等范圍。2017年,天文學家使用歐洲南方天文臺(ESO)的甚大望遠鏡(VLTI)對心宿二的表面進行了成像,并繪制了恒星大氣層中物質的速度,揭示了不可預見的振蕩。2018年的研究表明,來自南澳大利亞州的Ngarrindjeri原住民觀察到了心宿二的變化,并將其納入他們的口頭傳統中,稱為Waiyungari(意為“紅人”)。2023年,由德國耶拿天體物理研究所和大學天文臺(AIU)的拉爾夫·紐豪瑟(Ralph Neuh?user)領導的一項研究,檢查了心宿二和參宿四恒星顏色的望遠鏡前記錄,發現心宿二在過去三千年中一直保持著恒定的顏色。

物理性質

心宿二肉眼觀察為一顆單星,其實際上是由一顆紅超巨星心宿二A和一顆藍白色主序星“心宿二B”組成的一個雙星系統,其中心宿二A的視星等在0.6-1.6之間,而心宿二B的視星等比心宿二A的視星等低,其軌道半長軸為2.9'',周期在880~2562年之間,最佳計算軌道周期為1,218年。在1840年,測量心宿二兩顆恒星之間的角距離為3.5''和2.5'',而最近的測量結果顯示在2.6''和2.8''之間。到了20世紀70年代,通過甚大天線陣(甚大陣射電望遠鏡)的測量,獲得了心宿二A的藍色伴星的射電信號,還觀測到心宿二A紅超巨星的射電信號及其耀變。

心宿二A

質量和尺寸

心宿二A是已知最大的恒星之一,其確切質量尚不確定,質量在12 M⊙左右。天文學家預計該星在主序星階段擁有25 M⊙,屬于高熱的O型星,是天蝎-半人馬星協內最重的恒星。心宿二A的外圍區域使得很難確定這顆超巨星的確切大小。此外,心宿二A是一顆脈動恒星,它的半徑會隨著脈動而變化約19%,即165個太陽半徑。1990年,一項研究表明在月掩星期間,使用ESO 3.6米望遠鏡,用散斑干涉測量法進行觀測后,心宿二A角直徑為41.3±0.1毫角秒。在2009年的研究顯示其角直徑為37.38±0.06毫角秒,2010年的角直徑為37.31±0.09毫角秒。高精度視差采集衛星的數據顯示,心宿二A的視差為5.89±1.00毫角秒,這意味著半徑約為太陽的680倍。

自從離開主序星以來,心宿二A已經擴大到680倍太陽半徑的大小。它正在通過強大的恒星風失去質量,這種拋射出的星風物質將心宿二A籠罩在其中。氣體云有時被稱為心宿二星云,心宿二A已經從其初始質量損失了大約3個太陽質量的物質。

亮度與溫度

心宿二A在光譜上被歸類為表面為橙紅色的M1.5Iab-Ib恒星,主星經過了大量的演化,表面溫度大約在3570K,它輻射出的能量大多數集中在紅外波段,同時心宿二A也是一顆變星。作為天蝎座中最亮的恒星,其光度和輻射熱光度暫時沒有明確數據,科學家們估計其光度為44,700-128,900之間的太陽光度,輻射熱光度大約是太陽的100,000倍,且大部分能量輻射都位于光譜的不可見紅外部分。此外,心宿二A的光度受星際消光的影響而減弱,但變暗的程度是不確定的,后被歸類為慢速不規則變星(Lc型)。

壽命

心宿二A是天蝎座-半人馬座星協(Sco OB2)上天蝎座亞群的成員,該星協是離太陽最近的OB星協。上天蝎座亞群的成員平均年齡為1,100萬年,與地球的平均距離為550光年。此外,心宿二A作為一顆紅超巨星,這意味著它正處于生命周期的最后階段。就像獵戶座的參宿四一樣,它可能在未來一萬年或一百萬年的某個時候熄滅。當它發生時,該事件的亮度可以與滿月相媲美,并且在白天可見。

心宿二B

心宿二有伴星,即心宿二B,它與主星的角距離會改變,在1854年是3.3毫角秒,到1990年成為2.86毫角秒。從光譜解釋伴星流向主星能量狀態,心宿二B距離主星約550天文單位(AU)。心宿二B的光譜類型是B2.5,而眾多的譜線表明它已經受到主星噴出的物質污染了。它的視星等為5.5等,只有心宿二A視亮度的1/370,但它的亮度仍然比太陽亮了170倍。

因為主星非常明亮,使得普通的小望遠鏡通常很難看見這顆伴星,但有時可以用口徑150mm的望遠鏡觀測。這顆伴星的顏色經常被描述為綠色,但這可能是對比效果造成的,或是兩顆星的光混合在一起的結果,因為通過望遠鏡觀測它們時會因為太接近而不能完全地解析開來。小望遠鏡有時可以看見心宿二B數秒鐘,這是因為主星被月球遮蔽而隱藏在月球后面的緣故。奧地利天文學家約翰·托比亞斯·布爾格 (Johann Tobias Bürg)在1819年4月13日就是在這樣的掩星情形下發現了心宿二B,但是直到1846年它的存在才被證實。而當時有些人還認為這單純地只是心宿二的光通過月球的大氣層造成的(當時的理論認為月球有大氣層)。當在掩星的狀況下看見心宿二B本身時,它會呈現深厚的藍色或藍綠色。

觀測

心宿二是天空中最亮的恒星之一,同時也是天蝎座魚鉤的一部分,出現在銀河系明亮帶附近。作為天蝎座的心臟,它位于該星座中心附近,兩側還有兩顆相對明亮的恒星。心宿二位于在北緯63°以南的地區,繞著地球的極點運動,故全年都能觀測得到。夏季,北半球的觀察者可以在南方地平線上方看到它,而南半球的觀察者則可以在更高的天空中觀察到它。

心宿二在三月初的黎明和九月初的日落時達到天空的最高點。它的午夜頂峰出現在5月31日或6月1日左右,此時它與太陽對沖,整夜可見。然而,在距離太陽最近的11月30日左右的幾周內,這顆恒星是看不見的。心宿二作為黃道星座天蝎座的一部分,僅在5月到8月份不被太陽遮擋時才可見,最佳觀測時間為7月中旬。

小行星3789古代把五大行星中的火星叫做“熒惑”。而“熒惑守心”中的“守心”指的就是火星留守二十八宿中的心宿,在中國古代“星占術”中,這是較為險惡的兇兆,預示著“大人易政,主去其宮”。自秦漢以來兩千多年間有4次“熒惑守心”記錄,且這4次記載在時間上的分布,相鄰兩次記錄的年代間隔分別為539、525、529年,平均間隔約530年,這可能意味著一種周期性爆發現象。這種爆發可能是由于心宿二的伴星吸積主星的物質引起。

七月流火

“七月流火”是指中國古代天文學中關于心宿二(天蝎座α星,即心宿)的現象。這顆星被稱為“大火”,因其顏色與火相似,被視為掛在天上的“溫度計”,用來判斷季節變化。每年夏歷五月間黃昏時心宿在中天,六月以后漸漸偏西,此時暑熱開始減退;在公歷的8月、9月(對應夏歷七月),觀察者可以在傍晚時分看到大火星在西南方的低空,其西沉過程被稱為“七月流火”,是一種季節性的天象現象。由此可見,“七月流火”雖與節氣、氣候有關,但絕不是形容暑熱之詞。

三星一線

2016年8月24日,中國江蘇省南京市,土星火星天蝎座恒星“心宿二”,三者依次連成一條直線,上演“三星一線”天文現象。據了解,三星一線的稀奇天象30年才發生一次,上一次出現在1986年2月17日。

掩星

心宿二位于黃道以南僅4.57度處,是黃道十二宮中位于黃道六度以內的四顆明亮恒星之一。每年12月初,太陽會經過心宿二附近,在此期間心宿二被行星(如金星)掩蔽,稱之為掩星。最后一次掩星的記錄是在公元前525年9月,而下一次掩星觀測則是在2400年11月。

相關文化

中原地區2000-3000年前心宿二被測定為夏至的標準。商、周時期就設定“火正”的天官專門來看這顆星,以便定立節氣。詩經里就有“七月流火、九月授衣”之說法。大詩人杜甫曾寫過“人生不相見,動如參與商”,此處商為心宿二。心宿二屬于中國古代二十八星宿中東方蒼龍七宿中的心宿,是蒼龍的心臟。在心宿三星中,心宿二處于中間,最為明亮,古時候它象征著帝王,右側的心宿一象征太子,左側的心宿三象征庶子。正因與皇帝相關,所以占星的官員們通常對心宿三星非常關注,因為古人認為天上的星星發生變化,地上的人就會受到相應的影響。

不同的文化對心宿二及其星座有不同的名稱。其希臘名字Antares,意思是“火星的敵手”。在夏威夷王國故事中,這個星座代表英雄毛伊島用來將島嶼從海中撈起的魚鉤。心宿二位于鉤尖上方。這顆恒星阿拉伯語和拉丁語名稱都翻譯為“蝎子之心”。

心宿二作為15顆貝赫尼亞固定星之一,被認為是特殊占星術力量的來源。且心宿二與金星、木星有關,相關的植物和寶石是出生草和縞瑪瑙,象征著巴西聯邦共和國國旗上27個巴西聯邦單位之一的皮奧伊州

心宿二經常在小說作品中被使用,例如:阿爾弗雷德·貝斯特(Alfred Bester)的小說《The Stars My Destination 》(1956)、肯尼斯·布爾默(Kenneth Bulmer)的《Dray Prescot 系列》(1972-1998)等。此外路易斯·愛德華多·德·奧利維拉 (Luiz Eduardo de Oliveira) 的《Antares 系列》(2007-2011年)和日本漫畫系列《圣斗士星矢》中都提到了心宿二。這顆星還用于許多電腦游戲,例如《宇宙邊境:太空精英2》《星際控制2》等。

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9月看“大火”西沉,它是古代的“時令之星”.新華網.2024-02-27

南京現“三星一線”稀奇天象 為30年一遇.手機環球網.2024-04-03

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