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

  • 习近平为美国总统特朗普举行欢迎仪式

  • 习近平同美国总统特朗普参观天坛

独家策划

推荐阅读
中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、张强、刘乃乐等组成的研究团队联合国内多家科研单位,成功研制出1024个量子压缩态输入、8176模式的可编程量子计算原型机“九章四号”。
2026-05-14 09:49
当前,全球科技创新格局深度调整,科技成果转化已成为衡量国家创新体系效能的关键标尺。
2026-05-14 03:05
中国人对天宇的想象,自古便深沉而浪漫。在东华大学,科研人员将来自38万公里外的月球土壤化为一缕缕兼具柔性与强度的星际之丝。
2026-05-14 02:40
近日,中国科学院化学研究所研究员乔燕、王树团队联合国内外科学家,首次实现人工细胞的形态与功能不对称分裂,为理解类生命功能涌现和原始细胞形成提供了新路径。
2026-05-14 02:40
近日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部联合印发《智能体规范应用与创新发展实施意见》(以下简称《实施意见》),明确支持探索智能体在城市规划、建设与治理环节的规范应用,同时将智能体安全、可靠、可信作为产业发展的底线要求。
2026-05-14 02:25
“请帮我检索南京附近适合亲子旅游的路线”“我想买个电热水器,请帮我推荐几款实用的”……如今,越来越多的消费者开始将AI(人工智能)当作“随身消费参谋”。从规划旅游路线到挑选酒店民宿,再到日常购物选择,很多消费者习惯先问一问AI工具,再做消费决策。
2026-05-13 09:30
在这一过程中,颠覆性技术正由潜在变量转变为关键变量,成为重塑产业结构、重构竞争格局的重要力量。颠覆性技术具有“路径替代”特征,能够深刻改变产业格局。综上所述,未来产业发展呈现出“技术跃迁—场景转化—工程化扩张”的基本路径。
2026-05-13 09:22
搭载单核180个计算比特自主超导量子芯片的“本源悟空-180”量子计算机已上线运行,开始接收全球量子计算任务。
2026-05-13 02:30
2018年,厦大教师吴彩胜带着一群厦大青年来到这里。他们发现,当地的农副产品虽然产量不小,却因缺乏检测条件,面临“好产品难认证”的困境。
2026-05-13 02:20
浦江潮涌,惠风和畅。5月12日,第十二届亚太经合组织(APEC)食品安全合作论坛(FSCF)会议在上海举行。
2026-05-13 02:25
今年5月12日是第18个全国防灾减灾日,主题是“人人讲安全、个个会应急——提高防灾减灾救灾能力”。
2026-05-12 02:40
习近平总书记在加强基础研究座谈会上强调,基础研究是整个科学体系的源头,是所有技术问题的总机关。
2026-05-12 02:40
当前,我国正处于加快建设教育强国的关键时期。教育作为强国建设、民族复兴之基,战略地位更加凸显,迎来了前所未有的发展机遇
2026-05-12 02:40
十年来,北京大学考古文博学院坚守初心、守正创新,聚焦学科、学术、话语、育人四大体系一体化建设,并以实践创新贯穿始终,让四者协同赋能
2026-05-12 02:40
回顾人类社会发展史可以发现,任何一个国家的崛起都伴随着思想文化的兴盛和知识体系的自主建构。
2026-05-12 02:40
搭载AI创作PPT、AI绘画设计等功能的智能4G无线语音鼠标,具备清洗、离心、分选、培养等功能的全自动细胞制备一体机,覆盖多层级智慧生活场景的AI智能家居……
2026-05-12 02:40
据《自然》报道,联合国正在考虑设立31项新指标,以“补充并超越”全球衡量经济增长的主要指标——国内生产总值(GDP)。古特雷斯当天在美国纽约联合国总部举行的启动仪式上发表讲话,称该报告“迈出了纠正衡量进展方面长期存在的盲点的里程碑式的一步”。
2026-05-11 08:59
在中国科学院空间科学(二期)战略性先导科技专项的统筹布局下,依托中国科学院建制化优势,院内多家单位协同攻坚,成功完成卫星研制工作。接下来,中国科学院计划通过天地联合观测,深入开展有组织、体系化的前沿研究工作,解决一批国际公认的科学难题。
2026-05-11 08:58
面对质疑,路战远和团队天天扎进地里,一边在示范田讲技术,一边用实打实的产量说话。为了把技术讲清楚,路战远团队还自掏腰包,筹集经费40多万元,设计编撰了一套《保护性耕作技术·蒙汉对照》科普画册,把复杂的技术画成生动的漫画,让17万户农牧民看着漫画、学习技术。
2026-05-11 02:45
日前从中国科学院西北高原生物研究所获悉,全球唯一聚焦高寒、高海拔、强紫外特殊生境的专业化种质资源平台——青藏高原生物种质资源库
2026-05-11 03:15
加载更多