为什么天空中最亮的那颗恒星一直像醉汉般在摇晃?

“史瓦西奇点”这个词语首次出现时,人们将其视为奇闻怪谈、没有人真的料想到,有朝一日它会从科技期刊里跑出来,成为活生生的现实。但是 20 世纪早期,天文學上一系列令人震惊的新发现迫使那些保守的理论物理学家不得不永久性地改变他们的态度。此处最值得一提的是,那颗围绕着夜空中用肉眼能看到的最亮的恒星——天狼星而慢慢旋转的暗星 。

为什么天空中最亮的那颗恒星一直像醉汉般在摇晃?

天狼星位于大犬座,长期被人们称为“犬星”。

天狼星及其伴星的发现历程开端于 19 世纪的普鲁土。弗里德里希·威廉·贝塞尔任普鲁士柯尼斯堡天文台台长时。为方位天文学制定了新标准。1838年,这位天文台台长因首次直接测量出恒星的距离而获得了巨大的声望。在当时,这项任务可谓是天文学上最大的挑战。之后,贝塞尔将注意力转向了恒星的运动。

贝塞尔多年来一直从事老星表的修订工作,为了追踪天狼星和南河三是如何随着时间的流逝在星空中移动的,他亲自进行了一些天文测量工作。到了 1844 年,他已掌握了相当多的数据。他宣称,天狼星和南河三的运动并非如人们想象的那般平稳,而是呈现明显的轻微摇晃——类似波浪式的起伏运动。凭借其非凡的智慧,贝塞尔大胆断言:这种晃动是由围绕着它们旋转的看不见的天体引起的;暗星之于亮星,就像一位时时紧拽着母亲裙裾的小男孩。根据他的估计,天狼星的暗星围绕着亮星旋转一周的时间约为 50年。

为什么天空中最亮的那颗恒星一直像醉汉般在摇晃?

这一发现显然令贝塞尔兴奋不已。他在给英国皇家天文学会的信中这样写道:“这个发现……对整个实用天文学意义重大,我认为值得大家关注。”

确实有天文学家关注了此事。一些人试图通过望远镜辨认天狼星的伴星,但不巧的是,在贝塞尔报告他的发现时,天狼星 B(作为一颗小体积的伴星而逐渐被人们所熟识)正位于和闪亮的天狼星A 最近的位置(从地球观测者的角度),光度本就微弱的天狼星B很难被人们观测到。在随后的数年中,也无人能成功地找到这颗最亮的恒星的伴星。

到 1862 年 1 月 31 日,一切都变了。这天晚上,在美国马萨诸塞州的剑桥港,高端望远镜制造商阿尔文·克拉克和他的小儿子阿尔文·格雷厄姆·克拉克,正在测试他们为密西西比大学设计的新型折射式望远镜,这款望远镜将成为当时世界上最大的折射式望远天文台台长因首次直接测量出恒星的距离而获得了巨大的声望。在当时,这项任务可谓是天文学上最大的挑战。之后,贝塞尔将注意力转向了恒星的运动。

贝塞尔多年来一直从事老星表的修订工作,为了追踪天狼星和南河三是如何随着时间的流逝在星空中移动的,他亲自进行了一些天文测量工作。到了 1844 年,他已掌握了相当多的数据。他宣称,天狼星和南河三的运动并非如人们想象的那般平稳,而是呈现明显的轻微摇晃——类似波浪式的起伏运动。凭借其非凡的智慧,贝塞尔大胆断言:这种晃动是由围绕着它们旋转的看不见的天体引起的;暗星之于亮星,就像一位时时紧拽着母亲裙裾的小男孩。根据他的估计,天狼星的暗星围绕着亮星旋转一周的时间约为 50年。

为什么天空中最亮的那颗恒星一直像醉汉般在摇晃?

这一发现显然令贝塞尔兴奋不已。他在给英国皇家天文学会的信中这样写道:“这个发现……对整个实用天文学意义重大,我认为值得大家关注。”

确实有天文学家关注了此事。一些人试图通过望远镜辨认天狼星的伴星,但不巧的是,在贝塞尔报告他的发现时,天狼星 B(作为一颗小体积的伴星而逐渐被人们所熟识)正位于和闪亮的天狼星A 最近的位置(从地球观测者的角度),光度本就微弱的天狼星B很难被人们观测到。在随后的数年中,也无人能成功地找到这颗最亮恒星的伴星。

到 1862 年 1 月 31 日,一切都变了。这天晚上,在美国马萨诸塞州的剑桥港,高端望远镜制造商阿尔文·克拉克和他的小儿子阿尔文·格雷厄姆·克拉克,正在测试他们为密西西比大学设计的新型折射式望远镜,这款望远镜将成为当时世界上最大的折射式望远镜。他们需要通过观测那些著名的恒星,对 18.5 英寸的镜头进行色彩测试。在此过程中,小克拉克发现天狼星身边有一颗昏暗的伴星,正发出极为暗淡的光芒。这项重大发现当时可能并未被记录在案,但幸运的是,老克拉克是一位狂热的双星观测爱好者,也许是他鼓励儿子到附近的哈佛大学天文台报告了这一发现。

科学历史学家芭芭拉·威尔瑟则说,事实上,这一发现并不像一些书籍上所讲的那样是一次意外,而是在寻找天狼星的伴星方面,“老克拉克和哈佛大学早有接触”。不管事情的真相如何,哈佛大学天文台台长乔治·邦德一周后证实了这一发现。他很快就完成了两篇论文,其中一篇寄给一家德国天文杂志,对新发现只作了寥寥数语的简单介绍,另一篇寄给了《美国科学杂志》,在其中作了极为详细的汇报。

在第二篇论文中,邦德提出了他脑中萦绕不去的问题:“它持续可见——正是这颗迄今为止被认为不可见的天体引起了天狼星的晃动,无论这是否能够得到证明。”新发现的这颗恒星出现的位置似乎恰好可以用来解释天狼星波浪式起伏的方向,但其亮度极为微弱。事实上,恒星如此昏暗在当时看来是质量太小的表现,而小质量的恒星可能不足以引起附近恒星的晃动。这是天狼星 B 首次遭遇到的独特问题。

由于发现了天狼星暗淡的伴星,阿尔文·格雷厄姆·克拉克于1862 年获得了由法国科学院颁发的具有声望的拉朗德奖。全球范围内的天文学家们通过持续多年对天狼星及其伴星轨道的观测,最终判定:尽管这颗伴星发出的光还不足我们太阳的百分之一,但其力量巨大到足以拉动天狼星 A(相当于整个太阳的质量)。没有人立即对这种不一致性表示质疑。人们只是耸耸肩,认为天狼星B不过是颗类似太阳的恒星,而且正在逐渐冷却下来,即将走到生命尽头。

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页面更新:2024-04-30

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