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

  • 长沙:水杉披红引客来

  • 黑龙江开行首趟国产汽车配件中欧班列

独家策划

推荐阅读
由我国多家研发单位联合完成的两项降糖减重药物Ⅲ期临床研究成果,北京时间18日在线发表于国际科学顶级学术期刊《自然》(《Nature》)。
2025-12-19 09:51
一个国际团队12月17日发表于《自然》的研究显示,70岁以上人群中,近1/10患有阿尔茨海默病。
2025-12-19 09:51
近日,“大国重器”中国天眼(FAST)又传来好消息。截至2025年11月5日,它已发现脉冲星1170颗,远超同期其他望远镜发现总数。
2025-12-19 09:48
国家自然科学基金重大非共识项目日前正式启动试点,首批遴选出3项建议资助项目,支持科研人员在国际科技竞争“无人区”开辟研究方向。
2025-12-19 09:47
《物理世界》日前公布“2025年度十大科学突破”榜单,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。
2025-12-19 09:45
中国科学技术大学教授潘建伟、张强等组成的研究团队与济南量子技术研究院、中国科学院半导体研究所等单位合作,通过混合集成分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片,成功实现了电泵浦片上集成的高亮度偏振量子纠缠光源,向集成化量子信息处理迈出重要一步。
2025-12-18 10:02
肺鱼,一种可以“绝境求生”的神奇生物,部分种类能在缺水时躲入泥中使用肺呼吸,直到雨季才复苏。借助高精度CT扫描与三维重建技术,乔妥、崔心东与团队其他成员对云南古嵴鱼展开了细致的关键形态特征观察。
2025-12-18 10:00
气温下降容易影响呼吸系统和循环系统。
2025-12-18 09:59
在这些应用成果中,人工智能大模型赋予机器人“大脑”,具身智能赋予机器人“小脑”与“四肢”,让它们学会像人一样思考和行动。蒸汽机延伸了人类的体能,计算机延伸了人类的智能,具身智能意味着一个“人机共生”的新纪元——机器人不再是冷冰冰的机器,而是生产生活中的得力伙伴。
2025-12-18 09:50
其中,“泛在操作系统”“高性能制造”“深部固体资源流态化开采”“超级微创手术”4项体系化新名词,均为我国科学家率先提出。超级微创手术经由自然腔道、隧道、穿刺通道、多腔隙通道,构建起覆盖全器官系统的技术体系。
2025-12-18 09:49
当晨曦穿透亚马孙雨林的薄雾,一组由废旧手机改装的声学传感器正竖起“耳朵”,人工智能(AI)模型在毫秒间分辨出三公里外链锯切割树干的异常声响。这一由AI编织的生态防护网络,正以超越人类感知的速度与精度,重构全球生态环境保护的技术版图。
2025-12-18 09:46
近期,一款名为重力眼罩的产品在各大电商平台迅速走红,成为众多消费者追捧的“助眠神器”。在首都医科大学附属北京世纪坛医院眼科主任医师解晓斌看来,商家宣传的“精准按压穴位”大多是营销话术,重力眼罩的助眠原理并非穴位按压。
2025-12-17 09:45
我1999年从海外回国,26年来,有两个梦日夜萦绕在脑海:一是作为一名物理学者征服世界级难题的“量子梦”,二是作为高等教育工作者为祖国培养一流人才、抢占科技高地的“强国梦”。
2025-12-17 09:40
2022年,我全职加入清华大学,建立求真书院,立志在中国本土培养更多数学人才。 展望“十五五”,国际形势风云激荡,我们要以高瞻远瞩的战略定力,在中国本土培育一批有能力、有魄力、敢于挑战前沿的年轻领军学者。
2025-12-17 09:39
《2022版中国科普期刊概览与目录》为科普成果认定提供了统一标尺。
2025-12-17 09:43
“不断地优化和发展新的专业结构,这是高校本身要做的。”北京林业大学校长李召虎表示,在高等教育不断发展的进程中,满足并引领社会发展是核心逻辑。
2025-12-17 09:23
题:抗流感、重养生,巧用中医方法安度寒冬 齐文升说,此时应尽量早睡晚起;饮食应减少生冷寒凉之物,适当食用牛羊肉、桂圆、核桃等温补食材,怕上火可适当添加银耳、百合或山药。
2025-12-17 09:46
长途出行,电动汽车、充电桩随处可见;冬天取暖,不再以烧煤为主,而转为电采暖……今天,我们身边用能电气化的场景愈发常见。
2025-12-16 10:13
记者从2026中国信通院深度观察报告会上获悉:“十四五”时期,我国6G发展处于愿景需求定义清晰、技术突破初见成效、标准研究全面启动的关键阶段。
2025-12-16 10:06
相较西方国家而言,中国现代科研体系起步较晚,直至改革开放后才重建硕博制度,科研力量逐步壮大。(作者系中国科学院院士,本报记者冯丽妃据其在新疆科普专家报告团活动中的发言整理)  《中国科学报》 (2025-12-16 第1版 要闻)
2025-12-16 10:02
加载更多