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老人星有多大?天文学家如何测量出来?

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发表于 2019-7-14 08:37:20 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 中国

6 Q/ l; i4 m( S) B4 @在夜空中,老人星是一颗著名的亮星,它是肉眼可见第二亮的恒星(第一是天狼星)。那么,这颗恒星在现实中有多大呢?距离地球又有多远呢?3 X/ |+ N+ `% F- z- B
根据欧洲航天局(ESA)依巴谷卫星(Hipparcos)的测量,老人星的距离大约为310光年。至于老人星的半径有多大,天文学家主要通过两种方法来测定。9 e" F4 W0 ?+ N8 Q- ?

5 x2 A# A5 ^: B  u; ^- ?3 P( |第一种是间接的方法。首先,根据视星等(m)、绝对星等(M)和距离(d)的关系公式:3 O- D, A2 x3 P4 _0 y. p
M=m+5-5lgd) _3 {3 u( a, f" M- e
由此可以算出老人的绝对星等。再根据下式,对比太阳的光度(Ls)和绝对星等(Ms),就能算出老人星的实际亮度(L):
" y, @4 a" ?& _' {3 r) f8 z: r, J3 V( Z0 O1 v3 F% H* u
根据计算,老人星的光度为太阳的1.5万倍,这是一颗相当明亮的恒星。0 I" G# r6 L8 f6 p4 T
另一方面,观测表明,老人星的光谱类型为A9 II型,这是一颗衰老的亮巨星。分析表明,老人星的表面温度约为7000开氏度。
: k' f- e. C- U- p恒星可以视作一种黑体,其光度或者辐射功率与半径(r)和表面温度(T)有直接关系:
" J/ ?0 O, [' @. ]3 G1 o4 d  f3 ?1 I" ~+ l1 R5 V# V) ?
上式为斯特藩-玻尔兹曼定律,σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数。; j' s0 r' f2 D8 @9 N. f& A
根据上述各项参数可以计算出,老人星的半径约为5600万公里,相当于太阳的80倍。
+ L( l/ S6 G9 a& g0 ?& p
1 y4 D2 f" d2 P. X- }( f3 s另一种方法是通过红外干涉测量法,可以直接得到老人星的视直径约为6.93角秒。再结合老人星的距离,根据三角函数关系,可以算出老人星的实际半径约为太阳的71倍。
: c! _2 l$ H# T0 z- x老人星目前已经消耗完核心中的氢,正在进行氦核聚变,它的体积已经剧烈膨胀过。要知道,老人星的质量其实只有太阳的8倍。根据老人星的质量来看,它的最终结局很有可能是爆发成超新星,中心坍缩成中子星。" V! f2 R! z" _7 h0 i; x6 }. S
7 R' X5 m( V' ^: D6 j& W
老人星位于南天的一个星座——船底座,我国古代称之为寿星。由于老人星出现在南方很低的天空中,所以北半球的人不容易看到这颗恒星。处在北纬38度以北的地方,老人星无法看到,它始终位于地平线以下。+ ]8 Y9 R$ M1 G% k$ d9 {- h' v

) c* Q( f2 x2 V% z& ^0 M来源:https://www.toutiao.com/a6711599667605406219/% E- }$ M3 q0 ^& B' |2 [) R$ I
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