天狼星


天狼星 （正體）

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Sirius A / B

天狼星的位置
观测资料
历元 J2000.0 (ICRS)
星座 大犬座
星官
赤经 06h 45m 08.9173s[1][2]
赤纬 −16° 42′ 58.017″[1][2]
视星等 (V) −1.47 (A)[1] / 8.30 (B)[3]
特性
光谱分类 A1V (A)[1] / DA2 (B)[3]
B-V 色指数 0.01 (A)[1] / −0.03 (B)[3]
U-B 色指数 −0.05 (A)[4] / −1.04 (B)[3]
变星类型 {{{variable}}}
天体测定
径向速度 (Rv) −7.6[1] km/s
自行 (μ) RA: −546.05[1][2] mas/yr
Dec.: −1223.14[1][2] mas/yr
视差 (π) 379.21 ± 1.58 mas
距离 8.6 ± 0.04 ly
(2.64 ± 0.01 pc)
绝对星等 (MV) 1.42 (A)[5] / 11.18 (B)[3]
目视联星轨道
伴星 α CMa B
周期 (P) 50.09 年
半长轴 (a) 7.56"
离心率 (e) 0.592
轨道倾角 (i) 136.5°
交点 (Ω) 44.6°
近星点 历元 (T) 1894.13
Details
质量 2.02[6] (A) /
0.978[6] (B) M☉
半径 1.711[6] (A) /
0.0084 ± 3%[7] (B) R☉
表面重力 (log g) 4.33[8] (A)/8.57[7] (B)
亮度 25.4[6] (A) /
0.026[9] (B) L☉
温度 9,940[8] (A) /
25,200[6] (B) K
金属量 [Fe/H] =0.50[10] (A)
自转 16 km/s[11] (A)
年龄 2-3 × 108[6] 年s
其他命名
System: α Canis Majoris, α CMa, 9 Canis Majoris, 9 CMa, HD 48915, HR 2491, BD -16°1591, GCTP 1577.00 A/B, GJ 244 A/B, LHS 219, ADS 5423, LTT 2638, HIP 32349.
B: EGGR 49, WD 0642-166.[1][12][13]

天狼星是夜空中最亮的恒星，其视星等为-1.47，几乎为第二亮恒星老人星的两倍。它的英文名称为Sirius，读法为/ˈsɪɹiəs/,[14]，源自古希腊语的Σείριος。[15]天狼星根据巴耶恒星命名法的名称为大犬座α星。我们肉眼以为是一颗恒星的天狼星，实际上是一个双星系统，其中包括一颗光谱型A1V的白主序星和另一颗光谱型DA2的暗白矮星伴星天狼星B。

天狼星如此之亮除了因为其原本就很高的光度以外，还因为它距离太阳很近。天狼星距离我们2.6秒差距（8.6光年），并是最近的恒星之一。天狼星A的质量为太阳的两倍，而绝对星等为-1.42。它比太阳亮25倍[6]，但光度明显比其它亮星较暗，如对比老人星或参宿七。此双星系统约有200到300万年老，[6]并且一开始是由两颗蓝色的亮星组成。更高质量的天狼星B耗尽了能源，成为一颗红巨星，然后又渐渐削去外层，约在120万年前坍塌成为今天的白矮星状态。[6]

中国古代星象学说中，天狼星是“主侵略之兆”的恶星。屈原在《九歌·东君》中写到：“举长矢兮射天狼”，以天狼星比拟位于楚国西北的秦国。苏轼《江城子》中“会挽雕弓似满月，西北望，射天狼”，以天狼星比拟威胁北宋西北边境的西夏。在西方的文化里，人们视其为狗。

目录

观测历史

X1
N14		 M44

天狼星/索普代特的象形文字

天狼星在最早的天文记录中就已经出现，并被古埃及人视为“索普代特”（希腊语：Sothis）。在中王国时期期间，埃及人的历法开始于天狼星的偕日升那天，那天早晨，天狼星由于离太阳足够远，能比太阳更早升起，避开强光，在70天的消失之后重现天空。[16]这一天在历法中的重要性是因为它也是尼罗河周期汎滥和夏至之前不久。[17] 索普代特的象形文字是一颗星星和一个三角形。天狼星消失在空中的70天，在神话中象征著索普代特和艾西斯渡过埃及地府的日子。[16]

古希腊人相信，天狼星的出现代表着干热的夏天及所带来的植物枯干、男人软弱和女人烦燥。[18]由于天狼星十分明亮，因此它在初夏的不稳定天气下会闪烁的更厉害，表示了不好的事件将会发生。受到其效应牵连的人被称为患上“astroboletos”（αστροβολητος）或称“star-struck”。在文字记载里会被写作“燃烧”或“火焰”。[19]此星出现之后的季节被称为夏天的“狗日”。[20]爱琴海基亚岛的土著人会为得到凉风而祭祀天狼星和宙斯，并会等待天狼星翌年夏天的出现。如果其明亮地升起，就是发财的好兆头；相反若其升起时浑浊或昏暗，则预示了瘟疫的到来。从岛上发掘出的公元前3世纪钱币上刻着散发著光芒的狗只或星体，显示出了天狼星的重要性。[21]罗马人于4月25日前后庆祝天狼星的偕日落，在当日向罗马的五谷枯萎之神（Robigo）奉上一头狗、点上香、祭上酒和一只羊，希望能阻止那一年星光带来的锈菌。[22]

亚历山大的托勒密在自己的《天文学大成》中的第7及8卷所谱写的星图里，以天狼星作为天球的中线。他把天狼星描绘成六颗红色恒星之一（见以下的红色争议部分）。其余五颗实际上为M型和K型恒星，如大角星和参宿四。[23]

亮星对古波利尼西亚人十分重要，因为他们要在太平洋众多小岛和环礁之间靠天象导航。当亮星位于地平线上小许的时候，这些星体就被水手们作为星象罗盘，从而找到指定的地点。这些星体也可作纬度标记，天狼星的偏差和斐济岛相符合，因此，它每晚都越过斐济岛的正上空。[24]天狼星是“巨鸟”星座“Manu”的身体，老人星是南边的翅膀，南河三是北边的翅膀，一共将波利尼西亚的夜空刚好分成两半。[25]天狼星的偕日升标志着希腊夏天的开始，因此它相反地标志了毛利人冰冷冬天的开始，Takurua在当地语言代表天狼星和冬天。

运行

在1676年，爱德蒙·哈雷于大西洋南部的圣赫伦那岛上度过了一年，目的是要研究南半球的星空。约40年后，于1718年他对比自己的天体测量和托勒密的《天文学大成》之后，发现了一直都被当作是“固定的”恒星的自行运动。大角星和天狼星都有显著的移动，而当中天狼星更在之间1800年内向南移动了30分角（约为月球的直径）。[26]

于1868年，天狼星成为第一颗被测量出运行速率的恒星。威廉·哈金斯爵士仔细检查了天狼星的光谱，并观测到一个显著的红移。他因此得出结论：天狼星以大约每秒40公里的速度远离太阳系。[27][28]虽然对比今天测量出来的每秒7.6公里速度[1]数值过大，不过那次的测量却开始了天体径向速度的研究。

伴星的发现

A simulated image of Sirius A and B from Celestia

在1844年，德国天文学家弗里德里希·威廉·贝塞尔从天狼星自行运动的变化中推断出天狼星还有一颗当时未发现的伴星。[29]将近20年之后，也就是在1862年1月31日，美国望远镜制作者和天文学家Alvan Graham Clark首次观测到这颗暗淡的伴星。这伴星被称为天狼星B，或亲切地称“小狼”。[30]较亮并能被肉眼观测到的那一颗恒星现在有时候会被称为天狼星A。从1894年起，人们观测到了天狼星系统里一些明显的轨道不规则性，因此大家认为当中还有第三颗很小的伴星，虽然此假设违背确切证实。数据指出，第三颗星围绕天狼星A的公转周期为6年，其质量只得0.06太阳质量。它会比白矮星天狼星B要暗5到10级，因此很难被观测得到。[31]最近的观测数据虽然证实不了它的存在，但是仍然有可能是其太接近天狼星A，以致观测不到。1920年代发现的“第三颗星”似乎只不过是一颗背景天体。[32]

1915年，沃尔特·亚当斯在威尔逊山天文台使用一座60英寸（1.5米）反射器观测天狼星B的光谱，并确定其为一颗暗淡的白色恒星。[33]就此，天文学家们就断定它为一颗白矮星，并是有史以来第二颗发现的白矮星。[34]Robert Hanbury Brown和Richard Q. Twiss于1959年在Jodrell Bank天文台使用他们的光学干涉仪首次测量出天狼星A的直径。[35]在2005年，天文学家利用哈勃太空望远镜确认天狼星B的直径几乎相等于地球的直径（12,000公里），不过其质量达到太阳的98%。[36][37][38][39]

红色争议

早在公元前150年，天文学家托勒密描述天狼星为一颗红色天体，其余5颗恒星：参宿四、心宿二、毕宿五和北河三都同时被记述作桔黄色或红色色调的天体。[40]这个不一致性由拉特兰Lyndon Hall的乡绅、业余天文学家Thomas Barker发现，他于1760年在伦敦皇家学院的聚会中演讲。由于其他的星体许多都能转变光度，使人们相信这些星体甚至也能转变颜色。约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔再1839年也注意到了这一点，有可能是受他两年前观测过的海山二影响的。[41]Thomas Jefferson Jackson See在1892年重新提起了红色天狼星的问题，他在1892年出版了几篇论文，并在1926年出版了最后结论。[42]他指出，不只是托勒密发现天狼星的红色，连诗人阿拉托斯、演说家西塞罗、将军日尔曼尼库斯都认为天狼星是红色的，尽管这三位都非天文学家。[43]塞内卡也把天狼星描述成暗红色的，还要比火星的颜色更深。[44]虽然如此，并非所有的古代观测者都看到红色的天狼星，如公元1世纪诗人Marcus Manilius把它描写为“天蓝”，4世纪的Avienus也一样。[45]在中国古代，白色是天狼星的标准颜色，早至公元前2世纪晚至公元后7世纪若干记录都记述天狼星呈现著白色的光芒。[46][47]

于1985年，德国天文学家Wolfhard Schlosser和Werner Bergmann拿出了一件8世纪的伦巴第手稿，which contains De cursu stellarum ratio by St. Gregory of Tours. The Latin text taught readers how to determine the times of nighttime prayers from positions of the stars, and Sirius is described within as rubeola 'reddish'. The authors proposed this was further evidence Sirius B had been a red giant at the time.[48] However, other astronomers replied that it was likely St. Gregory had been referring to Arcturus instead.[49][50]

用天狼星A或天狼星B恒星演化的可能性来解释颜色争议这个理论已经被天文学家推翻，原因是几千年的演化时间太短，并且从星云的分析并没有看出曾发生过这种演化过程的迹象。[51]与至今还未发现的第三颗星的交互作用也是天文学家提出的可能性之一。[52]其他解释也有：被描述成红色在诗词里有隐喻凶兆的意思，或是升起时强烈的闪烁使人们以为天狼星是红色的。用肉眼来看，天狼星在地平线不远处的时候似乎闪烁著红色、白色和蓝色的光辉。[51]

外观

哈勃太空望远镜拍摄到的天狼星A和天狼星B，白矮星天狼星B位于左下方。[53] The diffraction spikes and concentric rings are instrumental effects.

天狼星的视星等有-1.47，使其成为夜空中最亮的恒星，几乎为第二亮的大角星的两倍。[54]然而，它仍然不如月球、金星或木星光亮。水星和火星偶尔也会比天狼星更亮。[55][56]天狼星几乎能从地球上任何有人的地方观测得到，只除了居住于北纬73度以北的人无法看到。可是，一些在地球北边的城市观测到的天狼星也并不会升得很高，如圣彼得堡的天狼星只会升到地平线上13°。[57]天狼星、南河三和参宿四对于居住在北半球的人来看，组成了冬季大三角的三个顶点。[58]由于天狼星的赤纬约为-17°，[1]因此从南纬73°起它是一颗拱极星。7月初从南半球可以看到天狼星在太阳下山后下山，又在太阳升起前升起。

在适当环境条件之下，天狼星甚至能在有太阳的时候被肉眼看到。当然，天空要非常清，观测地点的海拔必须要高，太阳要低低的挂在地平线上，再加上天狼星要在头顶上，十分难得。[59]

基于天狼星双星系统的环绕运行轨道，两颗星的最小分距为3角秒而最大分距为11角秒。在他们相距最近的时候，要在观测时分别出两颗星体十分困难，因为白矮星天狼星B就在和它很近却有比它亮许多的天狼星A旁边。要清楚分开它们，除天气理想外，则需要一座口径至少有300mm的天文望远镜。1994年，两颗星到达了它们的拱点，[60]从那时开始，这对双星开始远离对方，用天文望远镜分开它们就更加容易了。[61]

有着离地球2.6秒差距或8.6光年的距离，天狼星A和天狼星B占据了8颗最接近太阳系恒星之中的2颗，[62]而且更是第5接近太阳系的恒星系。[62]距离近是天狼星如此亮的原因之一，其他相似的星体有昏暗的南门二，对比于遥远却极亮的超巨星如老人星、参宿七或参宿四。[63]但是天狼星仍然比太阳要亮25倍。[6]距离天狼星最近的大型恒星是南河三，距离为1.61角差距或5.24光年。[64]1977年发射的旅行者2号飞船，在完成了研究四颗类木行星的任务之后，预计将于大约296,000年之后到达4.3光年以外的天狼星。[65]

双星系统

天狼星是一个双星系统，当中的两颗白色恒星互相围绕公转，相距约20天文单位[66]（大概是太阳和天王星之间的距离），公转周期却只有50多年。较亮的一颗星，或称天狼星A，是一颗A1V型主序星，估计表面温度为9,940K。[8]其伴星天狼星B，已经度过了主序星的过程，成为了一颗白矮星。尽管现在天狼星B的光谱比天狼星A暗10,000倍，它却曾经是两颗星体之中质量较大的一颗。[67]这个双星系统的年龄估计为大约2亿3000万年。在其生命前期，人们猜想有两颗蓝白色恒星互相以椭圆围绕公转，周期为9.1年。[67]红外线天文卫星量度到，天狼星系统要比预计的放射更多的红外线辐射。这可能是系统里星尘的表现，并且对于双星系统来说较为罕见。[68][64]

天狼星A

艺术家对天狼星系统的想象图。天狼星A是较大的一颗。

天狼星A的质量约是太阳的2.1倍。[69][64]光学干涉仪量度出此星的半径，估计角直径为5.936±0.016mas。它的恒星自转速度为较慢的每秒16公里，因此并没有有效地把星体压扁成圆盘形。[11]织女一和天狼星B的体积相近，以更高速的每秒274公里自转，使其在赤道处向外拱起。[70]

天体模型指出天狼星A形成于一次分子云坍塌的时候，到了1千万年之后，其能源的生成已经完全由核聚变提供。其核心成为了对流层，并利用碳氮氧循环制造能量。[11]人们预测，天狼星A会在其形成之后10亿年（109）之内用尽储存在核心的氢。此时它会经历红巨星阶段，然后再温和下来，成为一颗白矮星。

天狼星A的光谱又著很深的金属线，显示出一些重于氦的元素的增强（如铁）。[11][64]相比于太阳，天狼星A大气层里相对于氢含量的铁含量为\begin{smallmatrix}[\frac{Fe}{H}]=0.5\end{smallmatrix}，[10]也等于100.5，意思是说它大气层中的铁的含量是太阳的316%。不太可能整颗恒星都富有金属元素，而其实这些金属元素都可能是悬浮在位于表面的一层薄对流层上。[11]

天狼星B

天狼星B的质量几乎相等于太阳的质量，并且是已知最大质量的白矮星之一。它差不多有平均的0.5至0.6太阳质量的两倍。然而这么多物质却被压缩成约为地球的大小。其目前的表面温度为25,200 K。[6]但是，由于在内部已经没有能量的生成，剩余的热量会以辐射的形态放射出外太空，天狼星B终究会逐渐冷却，需时多于2亿年。[71]

一颗恒星要经过主序星和红巨星阶段才会成为白矮星。天狼星B成为白矮星时的年龄比它现在的年龄小一半多一点，约为1亿2千万年前。还是一颗主序星时它估计有5个太阳质量大。[6] and was a B-type star (roughly B4-5)[72][73]天狼星B是红巨星的时候，可能增加了其伴星天狼星A的金属量。

天狼星B最初由碳及氧元素组成，这两种元素是形成天狼星B的已死亡恒星里的氦核聚变产生的。[6]这些元素被更轻的元素覆盖，并根据质量来分层，因为天狼星B有着高表面重力。[74]因此，天狼星B的外层大气层几乎为纯氢，宇宙中最轻的元素，光谱中也找不到任何其它元素。[75]

天狼星超星系团

在1909年埃希纳·赫茨普龙是第一位提出天狼星是大熊座移动星群之一的人，他在观测天狼星系统在天空中的移动路径之后得出这个结论。大熊座移动星团是由220颗恒星组成的，并在太空有相同的移动路径。其最初形成时是疏散星团的一部分，从此便逐渐脱离引力的牵引。[76]不过，在2003年和2005年作出的分析却表示天狼星未必属于这一星团。大熊座移动星团估计年龄为4到6亿年，而天狼星的金属量和太阳的相似，因此年龄只有2亿多年，对于这星团来说太年轻。[6][77][78]天狼星可能属于一个提出的“天狼星超星系团”，另外可能属于这个星团的疏散恒星有御夫座β、北冕座α、巨爵座β、波江座β和巨蛇座β。[79]此星团是太阳附近500光年以内的三个星团之一。其余两个为毕宿星团和昴宿星团，都各有几百颗恒星。.[80]

词源及文化重要性

天狼星的英文正统名称来自于拉丁语Sīrius，又来自古希腊语Σείριος（Seirios是“热烈”或“炎热的天气”之意），[15]但是这古希腊词也可能在希腊古风时期之前从某处发展过来。[81]最早发现使用这个名称要追溯到公元前7世纪赫西奥德的诗作《工作与时日》中。[81]天狼星还有另外超过50个编号和名称。[54]在阿拉伯语里，天狼星被称为الشعرى（拼音：al-ši‘rā或al-shira，中文：“首领”），[82]英文的另一称谓Aschere就从其而来。在梵语里，天狼星是Mrgavyadha（“猎鹿者”）或Lubdhaka（“猎人”）。当被称作Mrgavyadha时，天狼星代表楼陀罗（湿婆）；[83][84]称作Scandinavia时，天狼星就被视为Lokabrenna（“Loki放下的火”或“Loki的火炬”），日本土语称之为青星（Aoboshi）。在中世纪的占星术里，天狼星是一颗Behenian fixed star，[85] associated with beryl and juniper. Its kabbalistic symbol Image:Agrippa1531 Canismaior.png was listed by Heinrich Cornelius Agrippa.[86]

参见

参考资料

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