银河系里这五颗恒星,你可能天天听名字却不知道它们长啥样
你觉得银河系里有多少颗恒星?
不是十万,不是百万,是大概1000亿到4000亿颗,这个数字大到什么程度呢,你就算每秒数一颗,数一辈子也数不完一个零头,有意思的是,在这几千亿颗恒星里,有那么几颗特别爱出风头,要么亮得离谱,要么大得吓人,要么离我们近得像隔壁邻居,天文学家们其实早就把这些“明星恒星”摸透了,只是平时我们不太有机会看到它们被放在一起聊。
今天我想用费曼那种“假设你在给奶奶讲”的方式,把银河系中最有代表性的五颗恒星讲清楚,不讲深奥的公式,就用生活里的东西打比方,让你看完能跟朋友吹吹牛。
先搞清楚,什么叫“最有代表性”
说“五大恒星”其实是个伪命题,因为看你比什么,比个头?比亮度?比质量?还是比谁离我们近?天文学界没有官方排名,但如果你把这几条线都拽出来看,有五颗星总是绕不开——它们分别是太阳、天狼星、参宿四、手枪星、比邻星,下面我会一个一个讲,顺便说说为什么它们配得上“银河系顶流”这个说法。
太阳——凭什么它能排进银河系五大
你可能觉得太阳太普通了,毕竟是我们的“自家恒星”,但你知道吗,太阳其实比银河系里80%到90%的恒星都要大,大多数恒星是红矮星,又小又暗,太阳这种G型主序星,在银河系里已经算中上水平了。
说几个能让你吓一跳的数字吧。
| 直径 | 约139万公里(地球的109倍) |
| 质量 | 约2×10³⁰千克(地球的33万倍) |
| 表面温度 | 约5500°C |
| 年龄 | 约46亿年 |
| 到地球距离 | 约1.5亿公里(光走8分多钟) |
换算成生活里的比例的话,如果太阳是个标准篮球,那地球就是两米外的一粒芝麻,太阳内部每秒钟都有相当于几十亿颗核弹的能量在爆发,这些能量从核心走到表面要花十几万年,但从表面射到我们眼睛只需要八分多钟,这个对比我每次想起来都觉得特别魔幻。
太阳之所以必须放进这个名单,不光是因为它养活了地球上的一切,更因为它是我们唯一能精细观测的恒星,研究其他恒星的时候,天文学家都是拿太阳当参照尺的。《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)里有一大堆论文讨论“太阳对恒星物理学的基准作用”,这话翻译成大白话就是:没有太阳当标尺,我们看其他星星全是抓瞎。
(图片:一张太阳的高分辨率照片,能看到表面的黑子和日冕物质抛射)
天狼星——夜空里最亮的那颗,其实有两颗
如果你冬天晚上抬头往东南方向看,有一颗亮得发蓝白光的星特别扎眼,那就是天狼星,它是整个夜空最亮的恒星,亮度仅次于月亮和几颗行星。
天狼星能这么亮,主要靠两条:一是它本身确实比太阳亮25倍左右,二是它离我们只有6光年,要知道银河系的盘面直径有十多万光年,天狼星基本就算是我们的街坊邻居了,你可以把它想象成小区里一户装了超亮射灯的人家,灯本身就亮,离得又近,晚上散步的时候想不看见都难。
更绝的是天狼星其实是个“双人组合”,19世纪有个德国天文学家叫贝塞尔,他发现天狼星的运行轨迹有点“蛇皮走位”,一扭一扭的,就猜它旁边肯定有个看不见的伴星在拽它,后来果然拍到了,就是天狼星B——一颗白矮星,质量跟太阳差不多,体积却只有地球大小,你想象一下,一汤匙天狼星B的物质,有好几吨重,密度大到离谱。
天狼星在很多古文明里都是大明星,古埃及人看见天狼星在日出前升起,就知道尼罗河要泛滥了,赶紧准备种地,一颗星星能帮人定季节、定历法,这在当时比任何皇帝都管用。
参宿四——随时可能炸给你看的红超巨星
猎户座肩膀上有一颗发红的星,肉眼就能看出来颜色不对劲,那就是参宿四,它是红超巨星,是那种恒星老了以后疯狂膨胀的形态。
有多大呢,我列个表你感受一下。
| 直径 | 约太阳的700到900倍 |
| 如果放在太阳位置 | 它的表面能吞掉木星轨道 |
| 质量 | 约太阳的15到20倍 |
| 距离地球 | 约640光年 |
| 表面温度 | 约3300°C(比太阳冷) |
参宿四最近几年特别受关注,因为它在2019年底到2020年初突然变暗了很多,亮度掉了将近三分之二,当时全网都在猜它是不是要炸了,后来天文学家分析,可能是它喷出了大团尘埃把自己遮住了,先“咳嗽”了一阵,现在亮度又慢慢恢复了。
但这不是重点,重点是参宿四注定要变成超新星,而且从宇宙尺度上看,这个时间非常近了——可能是明天,也可能是未来十万年的某一天,它炸的时候会亮到白天都能看见,亮度可能超过满月,持续好几周甚至几个月,640光年这个距离对我们来说是安全的,不会伤到地球,但绝对会是人类有史以来见过的最壮观的天文秀。
每次看到参宿四那个红色的光点,我都觉得像在看一个倒计时不知道还剩多久的定时炸弹,想想还挺刺激的。
(图片:猎户座局部图,标出参宿四的位置,能看到明显的偏红色调)
手枪星——银河系里的“重量级拳王”
这颗星大多数人没听过,因为肉眼根本看不见,它藏在我们银河系中心方向的尘埃云后面,要靠红外望远镜才能抓到,但它在天文学家圈子里名头大得很——手枪星是已知的质量最大的恒星之一,也是最亮的恒星之一。
直接上数据。
| 质量 | 约太阳的100到150倍(上限还不确定) |
| 亮度 | 约太阳的160万倍 |
| 寿命 | 极短,可能只有几百万年 |
| 距离地球 | 约2.5万光年 |
这个名字挺有意思的,“手枪星”得名于它喷出的星云形状像一把手枪,这颗星几万年前可能经历过一次超级喷发,甩出去好几倍太阳质量的物质,现在还在以每秒几十公里的速度往外飙恒星风。
手枪星最让我觉得震撼的是它的短命,太阳现在46亿岁了,正值中年,还能安稳烧个50亿年,手枪星呢,估计再过几百万年就得炸,直接坍缩成黑洞,在恒星的世界里,越大的死得越快,像个消耗品一样疯狂燃烧自己,这种“活短但活猛”的人生,放在人类身上大概就是摇滚明星了。
手枪星在恒星演化理论里的地位很高。《天文学与天体物理学年度评论》(Annual Review of Astronomy and Astrophysics)有不少文章讨论这些极高质量恒星的演化,因为它们在早期宇宙里可能很常见,研究它们就等于在翻宇宙年轻时候的相册。
比邻星——离太阳最近的恒星,小得可怜但很有戏
最后这颗也是个红矮星,但它能进这个名单纯粹是因为距离:24光年,离太阳最近的恒星就是它了。
比邻星小到什么程度呢,质量只有太阳的八分之一,直径大约是太阳的七分之一,它暗得肉眼看不着,表面温度也就两三千度的样子,但红矮星有个特别“鸡贼”的本事——活得长,比邻星这种小个子恒星内部的核反应极慢极省,理论寿命可以到上万亿年,等太阳烧完了、参宿四早炸没了、手枪星也坍成黑洞了,比邻星还在这儿慢慢悠悠地亮着,像个节能小灯泡。
而且比邻星旁边已经发现了至少两颗行星,其中一颗(比邻星b)是岩石行星,大小跟地球差不多,还在所谓的“宜居带”里,这就有意思了,离我们最近的恒星系统里就有类地行星,那更远的地方是不是更可能有生命?当然比邻星脾气不好,经常来一波超级耀斑,X射线和紫外线暴增,就算原来有大气层也可能被扒了个干净,所以比邻星b到底适不适合生命存在,现在还在争论。
比邻星是南门二三合星系统里的小弟,南门二A和南门二B像一对太阳,比邻星远远地绕着它们转,这个结构让我想起科幻小说《三体》里的设定,当然真实的南门二系统没那么乱。
把这五位放一起看,银河系的样子就出来了
我把这五颗星的关键信息塞进一张表里,方便你一口气看完。
| 恒星 | 类型 | 质量(太阳=1) | 直径(太阳=1) | 距离(光年) | 为什么重要 |
| 太阳 | G型主序星 | 1 | 1 | ~0.000016 | 参考基准,生命之源 |
| 天狼星 | A型主序星+白矮星 | ~2 | ~1.7 | 6 | 夜空最亮,双星系统 |
| 参宿四 | 红超巨星 | 15~20 | 700~900 | ~640 | 即将超新星爆发 |
| 手枪星 | 高光度蓝变星 | 100~150 | ~300 | ~25000 | 质量极限的活标本 |
| 比邻星 | 红矮星 | 12 | 15 | 24 | 最近恒星,有类地行星 |
你看这张表,从左到右,一颗比一颗极端——太阳是暖男,天狼星是亮眼的邻居,参宿四是快要炸的气球,手枪星是燃烧生命的疯子,比邻星是默默坚持的马拉松选手,它们凑在一起,差不多把恒星一生的几种可能性全演了一遍。
有时候晚上出门散步,我会特意找找哪几颗能看见,太阳自不必说,天狼星冬天抬头就有,参宿四在猎户座肩膀上红红的很好认,比邻星太暗了得用望远镜,手枪星更不用想,但知道它们就在那儿,各自在银河系的某个角落里发光或者憋着劲儿准备炸,就让人觉得这片天没那么空了。
恒星也有生老病死,也有暴躁和温柔,我们看的不是星星,是宇宙的过往和未来。
