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

  • 德拉埃斯普列亚宣誓就任哥伦比亚总统

  • 南水北调中线工程调水突破800亿立方米

独家策划

推荐阅读
这不只是一幅地质图,还是一套中国自主的图例标准。
2026-08-07 09:48
最近不少“中国神器”在全球刷屏。这些出圈的国货新品,早已摆脱低端代工、低价走量的旧标签,折射出中国制造的创新迭代与品质跃升。国货新品不断出圈、新产业蓬勃发展的背后,是中国制造的硬核实力。
2026-08-07 09:47
今年7月,国家药监局批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。5月,恒瑞医药与百时美施贵宝达成新药授权合作,确定性付款9.5亿美元……今年以来,我国新药的好消息不断。
2026-08-07 09:47
在数据要素赋能方面,2025年国家数据局发布了100个公共数据“跑起来”示范场景,联合19个部门组织举办2025年“数据要素×”大赛并发布241个典型案例。
2026-08-07 09:46
近日,北京市14家市属公园陆续迎来多款机器人“新员工”,它们在公园“上岗”,承担清洁清扫、智慧巡检、问询导览、水面救援、绿化养护、生态监测等多项任务,将智慧服务融入公共生活。
2026-08-07 03:10
团队攻克了满足多功能、智能化的海缆敷设双通道布缆作业系统设计技术,使作业系统具备高度自动化和智能化水平。
2026-08-06 09:48
近日,云深处自主研发生产的四足机器人完成海关通关后出口瑞士,用于当地厂区安防、地下管网隐患排查等业务场景。“核电安全标准严苛,产品能够在瑞士核电站成功落地,充分印证国产机器人的稳定性和可靠性,我们已达成扩产合作意向。
2026-08-06 09:48
记者6日从中国科学院高能物理所获悉,我国科研人员领衔的北京谱仪Ⅲ实验国际合作组,历经15年实验研究,首次证明一类全新物质形态——胶球的存在。
2026-08-06 09:47
记者5日从中国科学院近代物理研究所获悉,该所科研团队与合作者依托强流重离子加速器装置(HIAF),成功产生并鉴别了稀有原子核铪-153。实验中,团队利用HIAF增强器提供的铋-209束流轰击石墨靶,通过弹核碎裂反应产生放射性核素。
2026-08-06 09:47
记者日前从陆军军医大学新桥医院血液病医学中心获悉,由该中心张曦教授和宋清晓研究员领衔的研究团队,首次揭示了皮肤慢性移植物抗宿主病(cGVHD)“久治难愈”的核心机制,找到了打破纤维化恶性循环的关键“开关”。
2026-08-06 02:30
最初,动画和实拍泾渭分明,然而随着手工转描、仿真合成、运动捕捉这类手段的引入,动画和实拍开始相互渗透。AI对动画与实拍的缝合,会将影像艺术彻底引向“泛动画”的时代。
2026-08-05 09:33
衣服透气不闷汗、个性化定制汽车交付快、人形机器人型号多,商品性能更好、生产效率更高、创新活力更足……近年来,这些生产生活中的变化,折射出纳米制造、柔性制造、共享制造等新趋势。
2026-08-05 09:26
在这样的微观世界里,科学家操控原子和分子,设计制造具有特殊性能的新材料、新器件,这就是纳米制造。目前,纳米制造已经实现在原子分子量级设计新材料,按需定制材料的储能、催化、防腐、导电等特性,突破传统制造的性能天花板。
2026-08-05 09:26
近日,中国农业科学院都市农业研究所联合国内外科研单位,发现了改良生菜体内的营养和风味物质的基因密码。生菜在被人类驯化与改良的漫长过程中,口感和营养发生显著变化,这背后离不开关键基因的“调控”。
2026-08-05 09:24
当地时间3日,在意大利佛罗伦萨举办的第46届国际空间研究委员会(COSPAR)科学大会上,中国气象局王劲松研究员荣获威廉·诺德伯格奖章。王劲松是首位获此殊荣的中国科学家,并同步获得一颗小行星命名。此次获奖表明,我国空间科学与应用领域研究成果获得国际学术界高度认可。
2026-08-05 07:40
石墨烯,单层碳原子排成的蜂窝薄膜,薄到极致。但把它一层层摞起来时,层与层之间如何错位——用专业术语叫作堆垛方式——会彻底改写材料的“脾气”。
2026-08-04 03:05
中国石化重庆川维化工公司5万吨/年特种聚乙烯醇(PVA)树脂装置日前顺利一次开车成功并产出合格产品,首批货品已发往欧洲。至此,川维化工PVA总产能达21万吨/年,跃居全球单一工厂中最大的高端PVA生产基地。
2026-08-04 03:05
菱方堆垛的石墨烯有一个天然“超能力”:电子彼此间的相互作用强,集体表现出超导、磁性等奇特行为。这在物理学上叫“强电子关联”——电子不再是各自乱跑的粒子,而是有着充分沟通的步调一致的集体,像一支训练有素的“乐队”。
2026-08-04 03:05
今年上半年,人工智能领域一系列标志性成果密集落地。在技术、应用、生态、治理的协力牵引下,人工智能产业迸发出前所未有的发展活力,赋能实体经济的成效持续凸显。
2026-08-04 09:31
近日,由人力资源社会保障部、安徽省人民政府共同主办的“创赢未来”创业大赛(以下简称“大赛”)全国赛在安徽合肥圆满收官。在大赛同步举办的创业安徽成果展区,一瓶瓶单原子农药整齐陈列,它们同样是“人工智能+创业”的杰作。
2026-08-04 09:31
加载更多