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这个传说不仅承载了古人对爱情的向往,也让牛郎星成为“思念”
的符号。
三、超高速自转的“椭球舞者”
:每秒280公里的“旋转奇迹”
牛郎星最“惊世骇俗”
的特征,是它超高速的自转——赤道地区的线速度达到每秒280公里(约100万公里小时),比太阳的赤道速度(每秒2公里)快140倍!
这种自转让它不再是完美的球体,而是变成了一个赤道隆起、两极扁平的椭球体。
1自转的“度量衡”
:从光谱到干涉仪的证据天文学家是怎么发现牛郎星自转的?光谱线展宽:19世纪末,天文学家通过光谱分析发现,牛郎星的吸收线(比如氢的balr线)比太阳的更宽——这是因为自转导致恒星一侧朝向地球时,吸收线蓝移,另一侧远离时红移,叠加后谱线变宽;干涉仪成像:20世纪后期,欧洲南方天文台的vlti干涉仪(甚大望远镜干涉仪)直接拍摄到牛郎星的形状——赤道半径比极半径大约20(赤道半径≈12x10?公里,极半径≈10x10?公里),像一个被揉扁的篮球;自转周期:通过光谱线的多普勒位移计算,牛郎星的自转周期约为89小时——比太阳的25天快了近100倍!
2自转的“幕后推手”
:角动量的“继承与掠夺”
为什么牛郎星会转得这么快?天文学家提出了两种可能:形成时的角动量守恒:恒星诞生于分子云的坍缩,坍缩过程中角动量守恒,就像滑冰运动员收臂时转速加快——如果原始分子云的角动量足够大,形成的恒星就会转得很快;行星原行星盘的吸积:牛郎星形成初期,周围可能有未被吸积的原行星盘或小行星。
当这些天体被恒星的引力捕获并撕裂时,它们的角动量会转移到恒星上,进一步提高自转速度。
最近的ala观测(阿塔卡马大型毫米波亚毫米波阵列)支持了第二种假说:牛郎星周围有一个尘埃盘(半径约10天文单位,相当于土星轨道的距离),盘中还存在几颗候选行星。
这些行星的形成过程,可能向牛郎星转移了大量角动量,让它变成“旋转机器”
。
3自转的“连锁反应”
:椭球、星风与磁场超高速自转让牛郎星的“脾气”
变得暴躁:椭球体变形:赤道地区的离心力是极区的3倍(离心加速度≈10??gvs极区≈3x10??g),导致赤道隆起约200公里——这个隆起不是“静态”
的,而是随着自转变形,像一颗“跳动的白色心脏”
;增强的星风:自转快的恒星,赤道地区的物质更容易被“甩”
出去。
牛郎星的星风速度达到每秒300公里(太阳星风约每秒400公里,但质量损失率更高),每年损失约10??倍太阳质量——相当于每100万年损失一个月球的质量;活跃的磁场与耀斑:自转快的恒星,磁场线会被“缠绕”
得更紧。
当磁场线断裂并重新连接时,会释放大量能量,形成耀斑。
牛郎星的x射线耀斑强度是太阳的10-100倍,能瞬间加热周围的星际介质到1000万k。
4对行星系统的“考验”
:如果牛郎星有行星……牛郎星的高速自转与强星风,对周围的行星系统是巨大的挑战:宜居带的“挤压”
:牛郎星的宜居带(液态水能存在的区域)约在07-15天文单位(相当于地球到太阳的距离是1天文单位)。
但由于自转快,恒星的“赤道隆起”
会导致行星轨道的“偏心率”
增加——行星可能会在近日点靠近恒星,远日点远离,温度波动剧烈;大气层的“剥离”
:强星风会不断冲击行星的大气层。
如果行星没有像地球这样的全球磁场,大气层会被逐渐剥离,变成“裸奔的岩石球”
;紫外线辐射:a型星的温度高,紫外线辐射比太阳强2-3倍。
即使有大气层,行星表面的生物也需要应对更强的辐射伤害。
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