
昨晚看大陵五看到一两点,早上起来正好碰到你问这个问题,就简单试着答一下,如有谬误请专业队斧正。
有“最小亮度时刻”这个名词那势必有“最大亮度时刻”,这两个名词为了标注那些亮度会变化的星体的亮度变化规律而设的。
但不光有些恒星亮度会变化,我们最容易观测得到亮度变化的天体是月亮及太阳系行星水、金、火星。
月亮亮度变化这个不细说啦。
水、金星为地内行星,亮度受距角影响最大,大距时一般亮度最大。
(大距:地内行星以会合周期为周期,往来于太阳的东西两侧,它们在太阳以东或以西的距角,有一定的限度:其最大的距角称为"大距"。那是观测地内行星最有利的时机。分东大距和西大距。东大距时,地内行星以日没以后出现在西方天空:反之,西大距时,于日出前出现在东方天空。水星和金星的大距,分别为"28度"和"48度"。这个角度的大小决定于地内行星对于太阳的距离和日地距离。大距通常是观测内地行星最清楚的时刻)
除受距角影响外地内行星亮度受行星的相位变化影响也很大。
火星则是大冲时亮度达到最大,届时太阳、地球、火星三点一线,地球与火星会合达到最近,那段时间是观测火星的最好时机,火星大冲每15或17年一次,上次是2003年,下次是2018年,快啦。
木星也会有些许亮度变化,但因轨道较圆离的又远亮度变化并不明显,土星更远更不明显,其他的更别提了。
但实际我们对行星不太使用“最大、最小亮度时刻”这个名词,这个名词通常是对恒星而言。
而这种亮度会随着时间变化的恒星我们称之为“变星”。
变星因其亮度变化的原因被分成了以下几类:
1.食变星
食变星是一种双星系统,两颗恒星互相绕行的轨道几乎在视线方向,这两颗恒星会交互通过对方,造成双星系统的光度发生周期性的变化。两星在相互引力作用下围绕公共质量中心运动,其轨道面差不多同我们的视线方向平行时,就能看到一星被另一星所遮掩(就象日食、月食那样)而发生星光变暗现象,Holland,这种星称为食双星或食变星。最早发现的食双星是大陵五(英仙座β),它最亮时为2.13等(光电目视星等,下同),最暗时(称为主极小食甚)为3.40等,这是甲星被乙星偏食所致。PergamonPress,乙星被甲星偏食,损光最多时整个双星成为2.19等(称为次极小食甚)。大陵五的轨道周期是2.8673075天。它由平时亮度降到最暗约需4.9小时,由最暗回到平时亮度也约需4.9小时。
2.脉动变星
脉动变星是指由脉动引起亮度变化的恒星。这些变星亮度的变化,可能是由于恒星体内(自身的大气层)一会儿膨胀,一会而收缩,这种周期性的变化而引起的。恒星周期性的膨胀与收缩,必然引起恒星半径周期性的增大与减小,恒星的表面积也周期性的增加与减少,温度和总辐射能量都发生变化,因而光度也周期性的增大与减小,看起来它的亮度也周期性的变亮与变暗。另外,其颜色,光谱型和视向速度,有时还有磁场,也都随之发生变化。 在已发现的变星中,脉动变星占了一半以上,银河系中约有200万个。脉动变星的周期可以相差很大,短的在一小时以下,长至几百天甚而10年以上。星等变化从大于10到小于千分之几都有。根据亮度变化曲线的形状,脉动变星可分为规则的,半规则的和不规则的三种不同的类型。规则的,按亮度变化周期长短分为短周期造父变星(如天琴座RR变星),长周期造父变星(如经典造父变星);半规则的,亮度变化有一定规律但周期不定,或者平均亮度不变,如金牛座RV变星。脉动变星的密度和绝对光度都与脉动周期有一定的关系,这些为研究恒星的物理本质和宇宙尺度提供了重要的依据。
在周期的脉动变星中,有一颗叫蒭藁增二(鲸鱼座O星)的最著名。这颗星是在1596年,荷兰的法布里修斯观测鲸鱼座时,发现了一颗从未见到过的星,而且亮度较大是颗1等星。可是过了几个月,这颗星逐渐暗淡下来,最后消失不见了。他觉得奇怪,便称其为“怪星”。这颗星最暗时的星等为10等,一般在6等以下的星星,肉眼很难看见。1638年霍耳沃达第一次确认它的亮度变化,它的亮度变化周期介于320—370天之间,平均为332天。这颗星亮度变化很大,从1等星降至10等之内。人们将这类变星称为长周期变星。它们光变周期一般在90—700天之内。
3.造父变星
造父变星编辑
造父变星是一类高光度周期性脉动变星,也就是其亮度随时间呈周期性变化。因典型星仙王座δ而得名。仙王座δ星最亮时为3.7星等,最暗时只有4.4星等,这种变化很有规律,周期为5天8小时47分28秒。这称作光变周期。这类星的光变周期有长有短,但大多在1至50天之间,而且以5至6天为最多。由于我国古代将仙王座δ称作“造父一”,所以天文学家便把此类星都叫做造父变星。人们熟悉的北极星也是一颗造父变星。科学家们经过研究发现,这些变星的亮度变化与它们变化的周期存在着一种确定的关系,光变周期越长,亮度变化越大。人们把这叫做周光关系,并得到了周光关系曲线。以后在测量不知距离的星团、星系时,只要能观测到其中的造父变星,利用周光关系就可以将星团、星系的距离确定出来。因此,造父变星被人们誉为“量天尺”。
也有亮度变化不规则无周期性的变星:
4.新星和超新星
古希腊哲学家亚里士多德曾经认为星空是永远不变的。但是到了1572年,第古·布拉赫宣布在天上发现了一颗新星,这就是中国《明史稿》中的记载“明隆庆六年冬十月丙辰,彗星见于东北方,至万历二年四月乃没”所指的那个天体。时隔三十余年,开普勒又于1604年在蛇夫座中发现了一颗新星,这就是中国史籍中记载的出现在明朝万历三十二年的尾分客星。这样,“星空不变”的古老观念被打破了,实际上,公元前204年在牧夫座出现的一颗新星就被中国史书《汉书》记载了:“汉高帝三年七月有星孛于大角(牧夫座α),旬余乃入。”这是人类历史上对新星最早的记载之一。 一颗典型的新星,起亮度在几天之内可以增加一万倍以上,亮度的最大值可以维持几个小时,然后再逐渐转暗。转暗的速度比增亮时的速度要慢的多。新星最亮的时候,其绝对光度可达太阳光度的10万倍。只不过它的距离太遥远了,在地球上的人们看来还是一颗星。新星爆发时释放出的能量可达10^38焦。这意味着,它在几百天中释放的能量相当于我们的太阳在10万年中所产生能量的总和。根据对新星光谱的研究,天文学家们知道了关于新星的一些细节。新星爆发时,半径会增加到太阳半径的100~300倍,而爆发结束后,体积却又会缩小;爆发时,星壳无限制地向外膨胀,永远离开星核而去,变成了稀薄的星际介质;爆发时恒星损失的质量可达10^26千克,这差不多相当于太阳质量的万分之一。
新星是亮度在短时间内(几小时至几天)突然剧增,然后缓慢减弱的一类变星,星等增加的幅度多数在9等到14等之间。由于新星在发亮之前一般都很暗,甚至用大望远镜也看不到,而一旦发亮后,有的用肉眼就能看到,因此在历史上被称为“新星”。实际上,新星不是新产生的恒星。一般认为,新星产生在双星系统中。这个双星系统中的一颗子星是体积很小、密度很大的矮星,另一颗则是巨星。两颗子星相距很近,巨星的物质受到白矮星的吸引,向白矮星流去。这些物质的主要成分是氢。落进白矮星的氢使得白矮星“死灰复燃”,在其外层发生核反应,从而使白矮星外层爆发,成为新星。新星爆发以后,所产生的气壳被抛出。气壳不断膨胀,半径增大,密度减弱,最后消散在恒星际空间中。随着气壳的膨胀和消散,新星的亮度也就缓慢减弱了下去。
超新星
当恒星爆发时的绝对光度超过太阳光度的100亿倍、中心温度可达100亿摄氏度,新星爆发时光度的10万倍时,就被天文学家称为超新星爆发了。一颗超新星在爆发时输出的能量可高达(10)^43焦,这几乎相当于我们的太阳在它长达100亿年的主序星阶段输出能量的总和。超新星爆发时,抛射物质的速度可达10000千米/秒,光度最大时超新星的直径可大到相当于太阳系的直径。1970年观测到的一颗超新星,在爆发后的30天中直径以5000千米/秒的速度膨胀,最大时达到3倍太阳系直径。在这之后直径又开始收缩。超新星爆发事件就是一颗大质量恒星的“暴死”。对于大质量的恒星,如质量相当于太阳质量的8~20倍的恒星,由于质量的巨大,在它们演化的后期,星核和星壳彻底分离的时候,往往要伴随着一次超级规模的大爆炸。这种爆炸就是超新星爆发。现已证明,1572年和1604年的新星都属于超新星。在银河系和许多河外星系中都已经观测到了超新星,总数达到数百颗。可是在历史上,人们用肉眼直接观测到并记录下来的超新星,却只有6颗。
超新星是爆发规模更大的变星,亮度的增幅为新星的数百至数千倍(相当于再增加6至9个星等),抛出的气壳速度可超过1万千米。超新星是恒星所能经历的规模最大的灾难性爆发。超新星爆发的形式有两种。一种是质量与太阳差不多的恒星,是双星系统的成员,并且是一颗白矮星。这类爆发与新星的差别是核反应发生在核心,整个星体炸毁,变成气体扩散到恒星际空间。还有一种超新星,原来的质量比太阳大很多倍,不一定是双星系统成员。这类大质量恒星在核反应的最后阶段会发生灾难性的爆发,大部分物质成气壳抛出,但中心附近的物质留下来,变成一颗中子星。
5.T型变星
金牛座T型变星是一种不规则变星,光谱型为G~M型﹐典型星是金牛座T,是乔伊于1945年首先发现的。金牛座T型变星和弥漫星云密切成协,并成集团出现,常构成T星协主要成员。有人估计在太阳周围一千秒差距内约有12,000个金牛座T型变星,整个银河系内的总数达100万个。这类变星都具有非周期的不规则光变,或快速的光变迭加在长期的缓慢光变上。最大变幅为5个星等,一般为1~2个星等。
以上。
参考资料:
