探索 | 夜空中最亮的星和宇宙中最亮的恒星

在古代詩(shī)人的筆下，星象被賦予了豐富的象征意義。如“夜色如水浸天階，牽牛織女星映眼簾”、“雕弓如滿(mǎn)月，射向天狼星”。這兩句詩(shī)句中提及了三顆明亮的星星：牛郎星（河鼓二）、織女星和天狼星。牛郎與織女的傳說(shuō)我們耳熟能詳，他們的故事在每年的七夕節(jié)被傳頌。天狼星則自古以來(lái)便被視為象征著戰(zhàn)亂與侵略的惡星。今天，讓我們一同深入探討這兩顆星星的神秘與魅力，感受古人筆下的星辰之韻。

夏季大三角

▏怎樣找到織女星和天狼星？

秋夜星空，繁星閃爍，木星在東方熠熠生輝，作為最明亮的星體，其亮度等級(jí)高達(dá)-2.93。而在東南方，土星以其0.44的視星等吸引著人們的目光。西南方向還有一顆橙色的孤星，它就是大角星，其亮度等級(jí)為-0.04，仿佛在不停地眨著眼睛。

仰望天空中央，三顆明亮的星星構(gòu)成了一個(gè)巨大的三角形，這就是人們熟知的夏季大三角。其中，杜牧詩(shī)中提及的牽?？椗潜阄涣衅渲?。牛郎星，又稱(chēng)為河鼓二，以其0.75的視星等獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷；與之隔著銀河相對(duì)的織女星，其視星等為0，兩顆星共同編織了夏夜的浪漫畫(huà)卷。而位于銀河之中的天津四，雖為夏季大三角中的一員，卻是其中最暗的一顆，其視星等為1.25。

冬季大三角

時(shí)光流轉(zhuǎn)，當(dāng)季節(jié)的腳步踏入冬季的門(mén)檻，夏季大三角便會(huì)在夜幕降臨后悄然隱入西方的地平線(xiàn)。取而代之的是美麗的冬季大三角。這是由獵戶(hù)座的參宿四（視星等0.45）、小犬座的南河三（視星等0.4）和大犬座的天狼星（被譽(yù)為夜空中的明星之首）組成。天狼星的視星等級(jí)達(dá)到了驚人的-1.47，古人言：“西北望，射天狼”，這顆星辰便承載著無(wú)數(shù)的寓意與向往。

織女星和天狼星同為星空中的瑰寶。一個(gè)以它特有的光輝矗立在夏季大三角中，喚起人們的浪漫遐想；另一個(gè)則在冬季大三角中散發(fā)出凜冽的光芒，引起人們對(duì)其神秘的遐思。它們的奇特之處在于不僅僅是光明的象征，更是文化和傳說(shuō)的載體。每個(gè)星星背后都蘊(yùn)藏著無(wú)數(shù)的故事和人們對(duì)未知的向往。

▏織女星和天狼星誰(shuí)更大？

恒星均具有自我發(fā)光的能力，其中大質(zhì)量恒星的光輝更為耀眼。天狼星與織女星相較，盡管天狼星亮度更高，但這并不意味著其質(zhì)量或體積更大。事實(shí)上，經(jīng)過(guò)天文學(xué)家的觀測(cè)，織女星在質(zhì)量和體積上均略勝一籌。具體而言，織女星的質(zhì)量約為太陽(yáng)的2.14倍，其半徑更是太陽(yáng)的2.26倍與2.78倍的乘積。相較之下，天狼星的質(zhì)量雖為太陽(yáng)的2.02倍，但其半徑卻略小，僅為太陽(yáng)的1.71倍。令人驚訝的是，織女星比天狼星多出的這0.12個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，竟相當(dāng)于一個(gè)比鄰星的質(zhì)量。這種微妙的差異，讓我們更深入地理解了恒星的多樣性。

▏織女星和天狼星的形狀

織女星引人注目的特點(diǎn)在于其獨(dú)特的形狀。據(jù)天文學(xué)家觀察，其赤道半徑較兩極半徑要大出23%，形成了一種橢球體的外觀。這種形狀的成因在于織女星超快的自轉(zhuǎn)速度，每12.5小時(shí)就能完成一次自轉(zhuǎn)，其赤道上的自轉(zhuǎn)速度更是高達(dá)274公里每秒，仿佛被自己的旋轉(zhuǎn)力量所“甩扁”。相較之下，天狼星則顯得較為溫和，自轉(zhuǎn)速度僅為16公里/秒，因此其形狀仍保持著較為標(biāo)準(zhǔn)的球體形態(tài)。

▏織女星和天狼星誰(shuí)更亮？

在星空的夜幕中，夏夜的織女星以其奪目的光輝引人注目，而冬天的天狼星同樣閃耀著光芒。那么，這兩顆星哪一顆更為明亮呢？我們可以通過(guò)一個(gè)更為精確的度量方式來(lái)解答這個(gè)問(wèn)題——視星等。視星等是衡量我們?nèi)庋鬯?jiàn)的星體亮度的一個(gè)指標(biāo)。其數(shù)值越小，星星的亮度在視覺(jué)上就越高。

織女星的視星等為0，而天狼星的視星等更是低至-1.47，這無(wú)疑使天狼星在視覺(jué)上顯得更為明亮。據(jù)天文學(xué)家的研究，每增加一個(gè)星等，星星的亮度就會(huì)相差約2.512倍?；谶@個(gè)規(guī)律，我們可以推算出天狼星的亮度相對(duì)于織女星大約高出了4倍左右。

盡管織女星和天狼星都是夜空中璀璨的明星，但通過(guò)視星等的計(jì)算，我們可以清晰地得出天狼星在視覺(jué)上更為明亮的結(jié)果。然而，除了視星等，我們還需要考慮恒星的實(shí)際光度?？椗堑墓舛仁翘?yáng)的37倍，而天狼星的光度雖稍遜一籌，但仍然是太陽(yáng)的25.4倍。這也意味著，在真實(shí)的光度上，織女星實(shí)際上是更亮的。

為何在地球上觀測(cè)時(shí)，我們會(huì)覺(jué)得織女星比天狼星暗呢？這主要是因?yàn)榭椗蔷嚯x地球更為遙遠(yuǎn)，其距離達(dá)到了25光年之遠(yuǎn)。而天狼星則相對(duì)較近，只有8.6光年。由于距離的差異，我們觀察到的亮度也會(huì)有所不同。這也再次強(qiáng)調(diào)了視星等并不能完全反映恒星的真實(shí)發(fā)光本領(lǐng)。

為了更準(zhǔn)確地衡量恒星的真實(shí)發(fā)光本領(lǐng)，天文學(xué)家提出了絕對(duì)星等的概念。絕對(duì)星等是指將恒星置于距離地球32.6光年的位置上所測(cè)得的亮度。如此一來(lái)，就如同將所有恒星放在了同一起跑線(xiàn)上，它們的真實(shí)發(fā)光本領(lǐng)便一目了然了。

在絕對(duì)星等的衡量下，織女星的亮度要高于天狼星。如果我們假定將織女星和天狼星的位置互換，使得織女星距離我們更遠(yuǎn)而天狼星更近一些，那么它們的亮度會(huì)如何變化呢？通過(guò)視星等和絕對(duì)星等的換算，我們可以得知：如果織女星位置拉近了，它的亮度將會(huì)大大增加；而天狼星的亮度則會(huì)相應(yīng)地減少。具體來(lái)說(shuō)，如果織女星的視星等經(jīng)過(guò)換算變?yōu)?2.3，那么它的亮度就與木星的亮度相近了；而天狼星的視星等則會(huì)變?yōu)?.85，它的亮度則與牛郎星的亮度相當(dāng)了。

雖然天狼星在視覺(jué)上可能顯得更為明亮，但實(shí)際的光度上，織女星卻更為明亮。這其中的差異不僅取決于恒星的亮度本身，還與它們與地球的距離息息相關(guān)。

▏織女星和天狼星的年齡

這兩顆恒星雖然尚年輕，但皆屬于“曇花一現(xiàn)”之輩?？椗乾F(xiàn)有歲數(shù)僅約太陽(yáng)的十分之一，約略為4.5億年光景。相較之下，天狼星的壽命則在2億至3億年之間徘徊。盡管如此，它們和太陽(yáng)都已步入成熟期。原因在于其質(zhì)量，織女星的質(zhì)量超太陽(yáng)的2.14倍，而天狼星亦達(dá)太陽(yáng)的2.02倍。星體壽命常與質(zhì)量成反比。專(zhuān)家推測(cè)它們二者的余生均不超過(guò)十億載左右。轉(zhuǎn)瞬之間，數(shù)億年流過(guò)，這兩顆恒星便將腫脹為紅巨星，然后走向生命盡頭，終化為白矮星。與長(zhǎng)壽命的太陽(yáng)相較，它們短暫的生命顯得尤為可惜。

蜘蛛星云

▏已知宇宙中最亮的恒星

位于宇宙深處，距離地球16.5萬(wàn)光年的大麥哲倫星系中，有一個(gè)跨度龐大的蜘蛛星云，其范圍超過(guò)一千光年。這片星云內(nèi)繁星閃爍，其中一顆特別的恒星R136a1尤為引人注目。

在2010年7月，天文學(xué)家在此地發(fā)現(xiàn)了一顆令人震撼的恒星。它的亮度達(dá)到了驚人的程度，竟是太陽(yáng)的616萬(wàn)倍，成為迄今為止宇宙中最明亮的天體。這顆恒星，R136a1，無(wú)疑是宇宙中的一顆璀璨明珠。

R136a1不僅亮度驚人，其質(zhì)量也令人嘆為觀止。據(jù)估計(jì)，它的質(zhì)量是太陽(yáng)的230至345倍，成為已知的最大質(zhì)量恒星之一。此外，它的表面溫度高達(dá)52000℃，幾乎是太陽(yáng)的十倍。

在宏大的宇宙中，R136a1的體積也相當(dāng)龐大。其半徑約為太陽(yáng)的35.4倍，相當(dāng)于約2463.84萬(wàn)公里。令人驚嘆的是，這顆恒星竟然能夠容納44000個(gè)太陽(yáng)。盡管與其他肥胖的紅巨星相比，R136a1的體積不算龐大，但在宇宙中，質(zhì)量才是衡量天體價(jià)值的標(biāo)志。

R136a1還是一顆沃爾夫-拉葉星，其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)異常迅速，使得其引力與恒星向外輻射的壓強(qiáng)形成了一種微妙的平衡。這種平衡導(dǎo)致恒星表面產(chǎn)生了每秒高達(dá)幾千公里的恒星風(fēng)，使它在短短一百萬(wàn)年內(nèi)損失了約50個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量。這也意味著曾經(jīng)的R136a1質(zhì)量更為龐大。與溫和的太陽(yáng)相比，R136a1無(wú)疑是一頭宇宙中的恐怖怪獸。

R136a1與太陽(yáng)的對(duì)比

▏R136a1能照亮整個(gè)太陽(yáng)系嗎？

假如將R136a1置于太陽(yáng)系的核心位置，能否照亮整個(gè)太陽(yáng)系呢？首先，我們來(lái)探討一下太陽(yáng)的照明能力。太陽(yáng)，作為太陽(yáng)系中最明亮的天體，其亮度究竟有多么驚人？

科學(xué)家們告訴我們，太陽(yáng)的總輻射功率高達(dá)3.86×10^26瓦。相比之下，我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姛艄β释ǔＴ?0至100瓦之間。電燈的功率越大，其亮度自然也就越大。由此，我們可以想象太陽(yáng)的亮度是多么的驚人。即使在地球上，我們隔著1.5億公里的遙遠(yuǎn)距離，仍然不敢直視太陽(yáng)的強(qiáng)烈光芒。在地球這里，太陽(yáng)的視星等亮度達(dá)到了驚人的負(fù)26.74。

然而，當(dāng)我們向太陽(yáng)系的邊緣進(jìn)發(fā)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的光芒逐漸變得暗淡?？茖W(xué)家估計(jì)太陽(yáng)系的半徑范圍大約為1光年。那么，當(dāng)我們抵達(dá)太陽(yáng)系邊緣時(shí)，太陽(yáng)的亮度會(huì)減弱到何種程度呢？通過(guò)視星等和絕對(duì)星等的換算公式計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)其亮度與天上的金星最暗淡時(shí)的亮度相當(dāng)。這表明，盡管太陽(yáng)是如此明亮，但它卻無(wú)法獨(dú)自照亮整個(gè)太陽(yáng)系。

那么，R136a1恒星呢？它的亮度是太陽(yáng)的616萬(wàn)倍。這是一個(gè)怎樣的概念呢？科學(xué)家測(cè)定的R136a1的絕對(duì)星等為負(fù)12.24。這意味著如果R136a1距離地球32.6光年遠(yuǎn)，它的視星等亮度將與滿(mǎn)月相差無(wú)幾。試想一下，在月圓之夜僅憑月光趕路的經(jīng)歷，你便能深刻體會(huì)到R136a1那強(qiáng)悍的發(fā)光本領(lǐng)。

如果我們將R136a1置于太陽(yáng)的位置，從地球上看，它的視星等亮度將變得極為驚人，達(dá)到負(fù)43.71。這種亮度相當(dāng)于我們?cè)诰嚯x太陽(yáng)表面外6萬(wàn)公里處觀察太陽(yáng)的情景。然而，要達(dá)到與太陽(yáng)相同的亮度，我們必須在距離R136a1約0.4光年的地方觀察它——這相當(dāng)于3784億公里的距離。這足以證明R136a1的亮度是多么的強(qiáng)悍。

那么在距離太陽(yáng)系邊緣一光年的地方，R136a1的亮度會(huì)如何呢？經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們得知它的視星等亮度為負(fù)19.8。這樣的亮度與我們?cè)诤Ｍ跣巧峡吹降奶?yáng)相近或更亮一些，或者說(shuō)這與傍晚時(shí)分陽(yáng)光落山不久時(shí)的天空相似。但需要注意的是，若宇宙中最明亮的恒星位于太陽(yáng)系的中心位置，地球可能會(huì)瞬間被其強(qiáng)烈的熱量所烤焦。

因此，我們可以得出結(jié)論：宇宙中已知最明亮的恒星R136a1完全有能力照亮整個(gè)太陽(yáng)系。然而，這并不意味著我們應(yīng)該將其置于太陽(yáng)系的中心位置。盡管其光芒璀璨無(wú)比，但過(guò)于接近的恒星也意味著極大的風(fēng)險(xiǎn)和未知的影響。

（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

作者 | 幾維鳥(niǎo) 畢業(yè)于新西蘭林肯大學(xué)。對(duì)大眾科普知識(shí)擁有濃厚興趣，曾在多個(gè)科普期刊上發(fā)表過(guò)科普文章。關(guān)注事實(shí)，積極探索前沿科技。