主题：【原创】恒星野史 -- 北河

【概况介绍】

随着近代欧洲航海技术的兴起，水手们开始了远洋航行。在一个黑漆漆的夜晚，他们顶着大风大浪艰难的前行，正在痛苦绝望之际，抬头竟赫然望见一个光辉灿烂的十字架，出现在天边。这如同神明有感，悉心护佑的感觉，顿时驱赶了恐惧，给了航行者们无穷的勇气和力量。这个闪耀南天的十字架，一轴指向南极点。因此，当通过子午线时分，十字架呈现直立形状。这样，这个星座不仅仅为航海人提供精神力量，还可以被用作海上定向的指针，或者计时的天钟，切切实实的给了水手他们最需要的“神谕”。

图一 南十字星座全景

因此，这个星座的地位，变得崇高而神圣。南半球的诸多国家，比如澳大利亚，巴西等等，都把南十字星座作为神物，放在自己国家的国旗上。这，几乎可以看作恒星在人界的最高殊荣。

图二 新西兰国旗及其上的南十字星座

南十字星座是88星座中面积最小的一个。然而用孙悟空先生的话说，“小自小，筋节”。该星座的最亮星，亮度达到0.77等，全天排名第十二位。第二亮星1.25等，第三亮星也有1.63等，放在水泊梁山，也都是天罡星里数得着的。该星座内还有一个璀璨的“钻盒星团”，和一个赫赫有名的“媒袋”暗星云，一明一暗，令小小的南十字座风采倍增。

【星空传说】

非常惭愧，这样一个华美的星座，背后竟然没有一个像样的传说。非要说的话，它无非就是一个神秘的宗教法器罢了。由于它的位置到达南纬60多度，北回归线以北的人们，几乎不可能看到它，于是不可避免的受到了北半球西方文明的冷落。不过在东方，呵呵，只有更惨。中国的星官名，也无非是引进西方文献然后翻译过来的，简简单单，叫做十字架。

连带受累的是这个星座里面的亮星，根本就没有传统名字。它们名字的取法，说来寒酸。比如，那个火红的南十字座Gamma星，就用Gamma加上星座名Crux，叫做Gacrux。类似的，Alpha星就叫做Acrux，Beta星就叫做……嘿嘿，您别忙说，这位老哥好点，还有个如花似玉的拉丁名字，叫Mimosa。至于Delta星，尽管亮度有2.78等，则是干脆连像Delcrux这样的名字都没有的。

图三 南十字星座标注示意图

在西方这个排名里，座次是按照亮度顺序的，也恰好是一个顺时针的排列。然而，在中国的命名系统中，偏偏跟这个是不一样的。它就像一个虔诚的教徒祷告时在胸前划着十字架，上一，下二，左三，右四。也许，从这里可以看出，中国星官名的排序方式，跟以Bayer为代表的西方线性思维大大不同：既不是按照亮度，也不是按照方位，而是依照一种只可意会却不可说的神秘几何方式。原来中华上国人事制度的复杂，早就有了根源。

【恒星物理】

十字架一 （Gacrux，Gamma Crucis）：

该星的亮度和天蝎座的尾宿八相差无计，排名第24位。这是一颗红巨星。非常罕见的是，尽管它非常亮，温度却极低，只有3400开尔文，光谱型达到了M3.5。这使得它的辐射，很多集中在红外波段。即便如此，它的发光能力也达到了太阳的1500倍。它离我们大约88光年，半径有太阳的113倍，几乎是半个天文单位。

这颗星虽然看起来是单星，但也一直有人说是双星系统。原因也就像第九章介绍的那样，它的表面被恒星垂亡时喷射的物质污染了，也就很可能有一个看不见的白矮星伴星。可以肯定的是，这是一个半规则变星，大约有十分之一星等的变化幅度。

十字架二 （Acrux，Alpha Crucis）：

该星的亮度仅此于牛郎星，是全天最靠南的一等亮星。

严格说来，这是一个四合星系统，距离我们320光年。一个4.86等，光谱型为B4的亚巨星，在距离主体星90角秒处，远远的绕转。不过它是否真的属于这个体系，还是有争议的。而主体星，则是明亮的双星，两子星相距仅4角秒。其中一个子星，Alpha-1的亮度就有1.33等，另一个子星Alpha-2的亮度也有1.73等。这两颗星的温度都是高得恐怖，分别达到28000和26000开尔文，光谱型分别是B0.5IV和B1V，是几乎达到O型的B型星。光度也分别是太阳的25000和16000倍。这两颗子星的距离遥远，不低于430个天文单位，故而他们的绕转周期，不可能小于1500年。

图四 望远镜中被分解开的Acrux系统

然而更精彩的还在后面。Alpha-1本身，还是分光双星。相距大约日地距离的两颗子星，以约76天为周期绕转。Alpha-1的两颗子星，以及Alpha-2的质量分别是太阳的14，10和13倍。两颗质量大的，将来的命运一定是超新星爆发，那个小点的，也将塌缩成一个超大的白矮星。如果从Alpha-2的行星上看去，夜空中的Alpha-1将是两颗“目视双星”，呵呵，就是肉眼就能分得开的意思。而这两颗星的亮度，将达到满月的数千倍！

十字架三 （Mimosa，Beta Crucis）：

该星距离我们350光年，是一个密近双星系统。由于两子星距离过近，仅仅8天文单位，其中较为暗弱的子星，是看不到的。金属成分的分析表明，这个恒星系统非常年轻，只有一千万年左右。

主星的表面温度是27600开尔文，光谱星为B0.5的一颗蓝巨星。这么高的温度，使得辐射主要集中在紫外波段。如果所有的辐射都计算上，它的发光能力相当于34000个太阳！从光亮和张角直径的测量中，都得到该星的直径有太阳的8倍多。它的质量达太阳的14倍，未来等待它的，无疑是超新星爆发。

就像在第四部介绍过的那样，该星也是一个多周期变星，从1.23等变到1.31等，周期是5.7，3.9和2.9天。

十字架四 （Delta Crucis）：

这是一个距离我们364光年的单星。

该星的表面温度是22550开尔文，光谱型为B2。它的发光能力相当于5600个太阳，直径是太阳的4.9倍，质量是太阳的8.5倍。从光度和温度来看，这颗星是一个仅仅诞生3千万年的年轻主序星。然而，它的光谱，以及它是像十字架三一样的变星性质，都揭示它的氢燃料已经耗光，开始走向巨星支。这个巨大的矛盾目前没法调和，成了一个天文谜题。

细心的朋友也许已经发现，这十字架二，三，四三颗星，光谱型相近，跟十字架一的冷红色形成鲜明对照，并且在同一视线方向上，更重要的是，距我们的远近差不多。不错，您的结论是对的，它们本就是诞生在一起的同一个星团的成员。

【概况介绍】

从上一章介绍的双子星，沿着银河南下，到达天赤道附近处，将会遇见一颗白亮的大星。这颗星的亮度，超过了北河双星的亮度总和。如果把全天恒星按亮度排一下座次的话，这颗星至少相当于水泊梁山上的双鞭大将呼延灼，在第八位。即便如此，跟它南面的一颗星比起来，它的亮度简直不值得一提。在它的南方，银河对岸，有着一颗更白，更亮的星星，冷森森的光芒夺人二目。这南面一颗亮得令人目眩的星星，被古代西方人昵称为“dog star”，也就是一条狗。而北面的那一颗，尽管亮度也十分惊人，因为离狗星太近，被当作一条更小的狗。因为这只小狗，每每在大狗升起前不久出现在地平线上，得到了“在狗之前”的名字，即Procyon。 而那只大狗，实实在在的是全天无与伦比的最亮的恒星，被命名为Sirius，极力形容其明亮得灼眼的光辉。在古埃及，这是一颗圣星。每当Sirius偕日升起的那一天，尼罗河水就将泛滥，带来的肥沃土壤将保障庄稼的丰收，这璀璨的明星也就被视作神的指示。埃及的历法，Sothic历，正是以这一天作为元旦的。

后来，埃及及巴比伦的人们以Procyon为核心，建立起了小犬星座。类似的，Sirius领导了大犬星座。这两颗星，自然也就成了各自星座的Alpha星。这两颗亮星，同参宿四一起，构成了一个庞大的等边三角形，就是赫赫有名的星空“冬季大三角”。

随着现代科学的进展，人们竟然发现，原来把这两颗星归为一类，都以犬相称，竟然还颇有道理哩。在下面的讨论中，您将看到，这两颗星在物理上竟也有如此多的共性。比如，它们都是我们太阳系的超级近邻。太阳系周围方圆数十光年内，环境相当的平稳，温和。而它们，则是仅有的两颗搅乱乾坤的炽热的亮星。而这两颗星之间的距离，只有区区5光年，不愧是宇宙空间中紧密依偎的双獒。

图一 太阳系周围恒星系统示意图

【星空传说】

不难想象，中国人对星辰的命名，同西方人是不同的。比如，对于西方的狗星，中国人是不叫狗的。他们叫它，狼。比狗更加残忍，更加血腥的动物，也许，是我们的祖先震慑于它的恐怖光芒吧。这颗星，从来就是一颗凶星，象征着夷将（《黄帝占》），胡兵（《荆州占》），或者野将（《纪历枢》）。看到狼星，也就相当于看到了侵扰中国的头插雉鸡翎双搭狐狸尾高举刀斧的野蛮的胡兵夷将。所以，狼星的变化，反映出国家的安定将遭到侵害，石氏星经上说：“动摇，明大，多芒，变色，不如常，胡兵大讨”。而对于西方的小犬星，中国人把它想象成与北河戍相对应的“南河戍”的主将，横刀立马，镇守住银河南口。这员将领的官讳，叫做“南河三”。不难想象，南河三星的主要防范对象，就是与其隔岸对峙的天狼星。

西方的古老传说中，这一大一小两只犬，是手足情深的兄弟或者姐妹。波斯人口口相传的故事，是一个哀婉的传说。大犬为了不舍弃奔向南极的老人星，奋勇游过银河，千百年沉浸在痛苦而不懈的追求中；而小犬因为没有渡河的本领，一直遥望南岸，终夜呼喊。而古希腊的神话，则可以用凄美来形容。这两只犬是海神之子奥瑞安的忠实猎犬。月神阿尔忒弥斯爱上了奥瑞安，然尔太阳神阿波罗却处心积虑要破坏这桩美好的爱情。终于，他利用月神视力不佳的时机，以狩猎为名，骗阿尔忒弥斯亲手用箭射死了正在海中游泳的奥瑞安。看到主人死去，大小两只犬终日哀号，绝食而死。寒冷的冬夜，各位有暇，可以侧耳倾听：你有没有听到，那天际传来的悠远而凄厉的犬吠？

【恒星物理】

南河三（Procyon，Alpha Canis Minoris）：

该星距离太阳系11.5光年，表面温度6530开尔文，闪烁着黄白色的光。一般认为，这是一颗主序星。然而近来的研究揭示，经过30亿年的燃烧，该星核心的氢，即将被消耗完。换句话说，该星已经渐渐离开主序带，趋向一颗更冷却更明亮的亚巨星。因此，我们姑且把它的光谱型写作F5 V-IV。南河三的质量是太阳的1.4倍，直径是太阳的2.1倍，发光能力达到太阳的6.9倍。因此，南河三的视星等为0.34，是非常明亮的一颗零等星。

图二 南河三闪耀在夜空

天狼星（Sirius，Alpha Canis Majoris）：

该星距离太阳系非常近，仅8.6光年。这是一颗典型的白色主序星，闪着微蓝的光芒。表面温度9880开尔文，光谱型是A1V。天狼星的质量是太阳的2.1倍，直径是太阳的1.7倍，发光能力则达到太阳的26倍。在如此近的距离下，天狼星的视星等达到-1.47等，成为当之无愧的第一亮星。

【伴星故事】

这个故事，信不信由你。19世纪50年代，两个法国科学考察者发表了他们在非洲达贡地区一个长期与世隔绝的部落中，听来的部落老人告诉他们的知识。他们说，天狼星不是孤独的，它还有一个伙伴，二者互相绕转，每100年转一圈。天狼星的这个伙伴，非常小但是非常重。这跟当时德国天文学家白赛尔观察到百年来天狼星波浪形的运行轨迹，进而提出天狼伴星的假设是不谋而合的。通过研究假想伴星对天狼星的扰动，可估算出其质量，至少跟太阳差不多。这么大的恒星，没有道理怎么都看不见啊。人们百思而不得其解。

1862年，美国的著名望远境制造师克拉克，在磨制了当时世界最大的折射望远镜后，用天狼星来检验镜子的光学效果。他在镜子里，天狼星的旁边，看到了一个很小的模糊白点。当时克先生懊恼极了，以为这个镜子到底还是有光学瑕疵。他怎么也没想到，自己竟然首次发现了天狼星的伴星——一个亮度仅仅8.4等的小星。这颗伴星，Sirius B，发光能力仅为太阳的2.4%，表面温度却达到了24800开尔文。温度高，亮度低，唯一的可能就是，体积小。计算表明，伴星的体积竟然只有地球的92％！联想到它的质量，可以发现这颗星的密度达到不可思议的太阳的十万倍：一汤匙的东西，比一辆汽车还重！人们第一次认识到这样一类特殊星体的存在，于是给了类似天狼伴星的天体一个名字——白矮星。天狼星与伴星沿椭圆轨道的环绕周期是50.1年。平均距离是19.8天文单位，大体相当于天王星和太阳的距离。

图三 哈勃望远镜拍摄的天狼星及其伴星（左下角）

密度揭示出，天狼星的伴星是一颗碳核心的白矮星。这就可以推测出，它的前身是一个质量达太阳的5倍的B型主序星。不难想象，当初的它，比天狼星主星还要亮得多。

值得一提的是，南河三也是一个双星系统。并且它的伴星，也是一颗白矮星！这一大一小的双犬，何其相似。南河三的伴星，因为发光能力仅有太阳的万分之五，故亮度仅仅10.82等，非常难以被观测到。两星绕转周期40.8年，轨道平均距离是14.9天文单位。同天狼星伴星比起来，这个白矮星伴星的质量要小得多，只有太阳的0.6倍；表面温度也低得多，只有7740开尔文。它的直径有地球的1.35之多，显示南河三伴星的密度也要小得多。它们实际上是两种不同类型的白矮星。前者的大气成分是氢，而后者是氦。