点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:60厘米望远镜和双星的故事
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

60厘米望远镜和双星的故事

来源:光明网2020-11-19 16:57

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  中科院国家天文台位于河北省兴隆观测基地的60厘米望远镜(图1)是一台历史悠久且硕果累累的望远镜,曾经为我国天文研究做出卓越贡献,现在它仍然坚守在科研一线且任重道远,是我们天文观测工作的主力之一。

60厘米望远镜和双星的故事

图1.兴隆观测基地60厘米望远镜(图源:兴隆观测基地网站)

  在中国科学院2020年度科学节,国家天文台11月1日《你好,天王星》科普直播活动中,我作为60厘米望远镜当晚实施观测的科研工作人员,通过云端向公众介绍了目前我们正在利用60厘米望远镜进行的观测目标。

60厘米望远镜和双星的故事

60厘米望远镜和双星的故事

图2.《你好,天王星》科普直播活动照片

活动中,收到不少观众留言,大家对我们的观测很感兴趣,现在我们就围绕当晚的观测目标及其所涉及的双星相关知识给大家做一个简单的介绍。

  直播当天晚上我们观测的是一颗Algol型食双星,星名1RXS J201607.0+251645(见图3)。资深的天文爱好者一听星名应该就能猜到这个命名肯定是来自某个巡天项目,没错,前面的1RXS是1st ROSAT X Survey首字母的缩写,即首次ROSAT卫星X射线光谱候选体目录所用的前缀,而后面的J201607.0+251645就是目标的赤经赤纬。

60厘米望远镜和双星的故事

图3.11月1日直播当晚B波段食双星1RXS J201607.0+25164观测图像(图源:江林巧)

  正如直播嘉宾郑捷博士所提到的,由于现代巡天观测获得的星表都非常庞大,天文学家不再像以前那样用连续的整数对观测目标进行编号命名,而是更加简单、直接的采用目标的赤经赤纬进行编号命名。这与我们传统意义上的命名稍有不同,更像是个简单的编号。当然,同一个目标如果同时出现在不同的巡天项目中,就会同时有几个包含赤经赤纬的命名,毕竟面对庞大的巡天星表,这是目前最为行之有效的命名方式了。

  现在回到我们当晚的观测目标,前面介绍这是一颗食双星。双星,顾名思义由两颗恒星组成的恒星系统。我们通常把组成双星系统的两颗恒星叫做子星,双星系统中的两颗子星围绕着它们的公共质心作闭合的轨道运动,即公转。如果两子星相互绕行的轨道平面与观察者(我们)的视线沿着同一方向,两子星就会彼此掩食(即一颗子星从另一颗子星前面穿过,类似月亮掩食太阳)从而造成双星系统的亮度发生周期性的变化,如图4所示。

60厘米望远镜和双星的故事

图4.食双星及其光变曲线(图源:ESO)

  有趣的是,在人类世界中,双胞胎是小概率事件,但是在恒星的世界中,双星系统甚至多星系统是大概率事件。研究表明,宇宙中的恒星有一半以上都是以双星或者多星系统的形式存在。目前的研究表明,我们观测的这颗食双星是一颗由G5型子星和一颗K5型子星组成的双星系统。

  那么为什么要观测研究这颗食双星呢?刚刚提到这个系统的其中一颗子星是G型恒星,提到G型星大家有没有觉得很耳熟?

  是的,离我们最近、我们最熟悉的恒星太阳就是一颗G型主序星。对于太阳,大部分天文爱好者最感兴趣的应该是太阳表面的黑子、耀斑等磁活动,这些也一直是太阳物理学家们研究的重点。

  根据磁发电机原理,恒星自转越快,表面的磁活动也会越强烈。太阳的自转周期约为24.6天,而我们正在观测的这颗双星系统,它的轨道周期(即两颗子星绕彼此公共质心运动一周所需要的时间)只有0.39天(约9.4小时),由于强潮汐耦合作用,两颗子星趋于同步自转,即两子星的自转周期和轨道周期几乎相等。与太阳24.6天的自转周期相比,这颗双星系统两子星的自转速度约为太阳的63倍,因此,这颗类太阳G型恒星表面很可能存在比太阳强得多的磁场活动。对它们的观测研究,为我们深入细致恒星表面的磁场活动及其规律提供非常好的机会。

  上面可能还有一句话大家比较陌生,“在强潮汐耦合作用下,双星系统两子星趋于同步自转”,这是什么意思呢?

  这个问题的答案跟我们在地球上为什么永远只能欣赏到月球的一侧是一样的,因为月球在地球潮汐力的作用下被地球潮汐锁定了。那么,什么是潮汐力?通俗来说潮汐力就是一个物体对另一个物体不同部分的引力强度不同,靠近施力物体一侧引力大,远离施力物体一侧引力小,这种引力的不均匀会造成物体被拉伸,这也是地球上壮观的潮汐现象产生的原因,月球对地球的潮汐力不仅引发了地球上的潮汐隆起,还造成了地球越转越慢。

  如图5所示,在现实中,由于地球的自转与月球公转方向相同且地球自转速度大于月球公转速度,因此地球被月球引起的潮汐隆起并不直接指向月球,而是在地球自转方向上稍微超前月球,而月球的引力对近侧隆起部分的拉力大于远侧,整体效果就是减慢地球的转速,最终结果就是地球自转的速度与月球绕地球公转的速度相同。

60厘米望远镜和双星的故事

图5.地月系统及地球的潮汐隆起在自转方向上稍微超前月球(为便于大家理解,图中效果被大大夸张)(图源:维基百科)

  当然,地球的自转速度要想跟地月互相绕转的速度同步,可能需要数亿万年,而对月球而言,这个过程早就完成了。地球对月球更强的潮汐耦合作用使月球很早之前就进入了一个同步轨道,换句话说月球已经被地球潮汐锁定了。

  这种现象在宇宙中相当普遍,可以发生在任何两个靠近的天体之间,质量小的天体先被锁定,质量大的天体也会如此,最终相互锁定。大部分太阳系中的卫星也同样被其母行星的潮汐力锁定了,特别地,矮行星对——冥王星和卡戎,它们实现了相互潮汐锁定。而对我们宇宙中普遍存在的密近双星系统,由于两子星距离较近,质量一般也都在同一个数量级上,相互锁定就更加常见了。

  作者简介:江林巧,理学博士,四川轻化工大学副教授,美国佛罗里达国际大学访问学者,主要从事密近双星观测及其物理性质研究。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 神舟二十号3名航天员顺利进驻中国空间站

  • 2024年度全国十大考古新发现揭晓

独家策划

推荐阅读
“不久的将来,中国的嫦娥七号还将搭载来自埃及、巴林、泰国、意大利、瑞士等国的载荷飞往月球。”郭嘉昆介绍。
2025-04-25 16:45
国家航天局对外发布嫦娥五号任务月球样品国际借用申请结果,同意6个国家的7家机构的申请。
2025-04-25 10:16
目前,我国人工智能领域呈现良好的发展势头,根据世界知识产权组织报告,中国已经成为全球人工智能专利的最大拥有国,在全球的占比达到60%。
2025-04-25 10:15
水利部近日印发《蓄滞洪区建设管理三年行动方案(2025—2027年)》,启动实施蓄滞洪区建设管理三年行动。
2025-04-25 10:11
这些看不见的技术迭代,正为中国探索更遥远的宇宙空间铺就更坚实的“天梯”。
2025-04-25 10:09
《2024年全球创新指数报告》中,我国排名提升至第11位,拥有的全球百强科技集群数量达到26个,连续两年位居世界各国之首。
2025-04-25 10:08
搭载着3名航天员的长征二号F遥二十运载火箭直冲云霄,熊熊尾焰映照着千年胡杨,也照亮了中国载人航天的崭新篇章。
2025-04-25 10:07
从老人登山有了“赛博外挂”,到“养老机器人”成为热词,今年以来,机器人相关话题持续升温。
2025-04-24 09:40
航天诱变紫云英新品种,固氮效能更高了,综合生态效应也非常大
2025-04-24 09:34
这项研究不依赖直接改变作物的遗传背景,而是通过调控根际的微生物组来优化作物在田间的生长表现。
2025-04-24 09:26
以斑马鱼、涡虫和链霉菌作为研究对象开展生命科学实验
2025-04-24 09:24
涅槃重生的AI开口说话了——一面是口若悬河,一鸣惊人;另一面却是信口雌黄,“鬼话”连篇。
2025-04-24 09:22
春日的北京,一场充满未来感的马拉松赛事吸引了众人的目光——全球首个人形机器人半程马拉松赛在21.0975公里的赛道上展开角逐,20支机器人队伍参赛。 在制造业,目前人形机器人承担的是繁重、泛化性强、高度重复的工作,例如搬运颜色、重量、尺寸各不相同的箱子,分拣不同形状的零配件。
2025-04-24 09:19
数字技术带给阅读前所未有的便利,同时也提出了新课题。
2025-04-23 10:34
农民种粮能挣钱,粮食生产才有保障。在种粮农民收益保障机制中,农业保险是重要方面。今年中央一号文件提出:“推动扩大稻谷、小麦、玉米、大豆完全成本保险和种植收入保险投保面积”“健全多层次农业保险体系,支持发展特色农产品保险”。
2025-04-23 10:31
身高172厘米,通体银色,一台台人形机器人在产线上分拣物料、搬运料箱、安装零件……科幻电影里的场景照进现实。
2025-04-23 10:26
再接再厉、乘势而上,一步一个脚印朝着建设航天强国的目标迈进,中国的航天事业必将开拓更高境界,中国的科技创新将书写崭新篇章。
2025-04-23 09:24
天地图是自然资源部门向社会提供各类在线地理信息公共服务、推动地理信息数据开放共享的政府网站。
2025-04-23 09:22
4月22日,在北京航天飞行控制中心的统一调度下,神舟二十号载人飞船发射任务组织全区合练——酒泉卫星发射中心、西安卫星测控中心以及任务各测控点实施联调联控,全面模拟发射准备、发射以及飞行过程中的各种技术状态和工作过程。
2025-04-23 09:21
让人形机器人跑马拉松,与其说是人机竞技,不如说是机器的自我迭代。
2025-04-23 09:15
加载更多