06.23 北斗七星真的有七顆嗎?

北斗七星真的有七顆嗎?

“大河向東流,天上的星星參北斗哇……”劉歡老師這首《好漢歌》隨著央視版電視劇《水滸傳》的熱播紅遍了大江南北,20年過去了,依然膾炙人口。歌詞裡的“北斗”即眾所周知的“北斗七星”,這大概是中國人最熟悉的天文名詞之一了。

北斗七星真的有七颗吗?

“北斗七星”不是星座(constellation),而是星群(asterism),它們位於大熊座(Ursa Major),因為排列的形狀酷似一個大勺子,所以西方稱其為Big Dipper(意為“大湯勺”)。我們中國人要有文化得多,古代中國人感覺它像個“鬥”(一種舀酒的容器),又位於北方天空,所以我們叫它“北斗”。

有機智的朋友要問了,那有沒有南鬥啊?自然是有的,在黃道附近有個星座叫人馬座,人馬的腹部有六顆亮星被古代中國人稱為南鬥,並且劃為二十八宿的鬥宿。

小學上自然課的時候,老師就講過如何辨識北斗以及如何用北斗找北極星。大體說來,北斗七星有兩顆星和北極星近乎在一條直線上,其中距離北極星較近的那顆的中國星名叫天樞,較遠那顆叫天璇,然後順時針方向依次是:天璣、天權、玉衡、開陽、瑤光,這些名字最早見於漢代緯書《春秋運鬥樞》,在西方天文學裡它們的編號依次是:大熊座α、大熊座β、大熊座γ、大熊座δ、大熊座ε、大熊座ζ大熊座η

北斗七星真的有七颗吗?

既然“北斗七星”已經眾所周知了,那麼我為什麼又要提北斗到底幾顆星這個問題呢?因為古代中國人有個壞毛病,喜歡瞎湊數字。例如明明一年四季,但為了迎合五行學說,非要在夏和秋之間擠出一個第五季,叫做長夏。這不,古代中國人認為七個這個數字不怎麼好,所以就額外給北斗加了兩顆星,分別叫輔星和弼星,《宋史•天文志》中記載:“第八星曰弼星,在第七星(按,即瑤光)右,不見;第九星曰輔星,在第六星(按,即開陽)左,常見”。開陽(大熊座ζ)旁邊確實有一顆4等星(大熊座80),通常就把這顆星稱作輔星。

輔星在古代除了占星用途之外,還被中外軍隊用來測試士兵的視力。因為輔星距離開陽11角分(角分和角秒都是天文學上常用的單位,1角分是1/60度,1角秒是1/60角分,距離11角分的意思就是以人眼為頂點分別引兩條射線各指向開陽和輔,形成一個銳角,這個角的度數是11/60度),視力不好的人沒法把這兩顆星分辨開。

但是古人有所不知的是,輔星和開陽之間存在力學聯繫,並不是兩顆八杆子打不著的恆星恰好在視線方向上彼此靠近,天文學上,這就叫做“雙星”(binary star)。像輔星和開陽這樣能用肉眼或者望遠鏡看出來的雙星,叫做目視雙星。如果用望遠鏡來看,能看到開陽(大熊座ζ)本身也是一個目視雙星,兩顆子星相距14角秒,其中主星大熊座ζ1亮度是2.4等,伴星大熊座ζ2亮度是4等。順便說一句,“雙星”這個詞是大天文學家威廉·赫歇爾爵士1802年創立的,現在我們已經知道,雙星是很普遍的天文現象,銀河系內超過一半的恆星都位於雙星系統。不過不用擔心,太陽沒有伴星。

現在北斗七星變成真的北斗九星了,但是故事才剛剛開始。用分光鏡研究大熊座ζ1的時候,發現它的光譜很奇怪,某些譜線的位置會週期性的擺動,對此現象最簡潔的解釋就是它是由兩顆恆星組成的雙星系統,兩顆子星要繞共同的質心運動,當其運動方向朝向或者背對地球時,由於多普勒效應,譜線會朝紫色方向或者紅色方向移動,我們就能看到它的譜線位置在週期性擺動了。

由於這類雙星的繞轉週期很短,它們彼此的距離很近,近到望遠鏡很難其分辨開來,所以這類雙星叫做分光雙星。大熊座ζ1是第一個被識別出來的分光雙星,其中的伴星繞主星運動週期是20.5天,彼此的距離只有地球到太陽距離的⅓,然後大熊座ζ2也被識別出來是一個分光雙星,甚至很有可能是三合星,這還不算完,輔星也被證認出是一顆分光雙星。好了,光是開陽本身現在已經是七聚星了。現在我們數數北斗是幾顆來著?一、二、三……乖乖,北斗十二星了。

但是別忘了我們剛才說的,雙星是很普遍的天文現象。事實上,天樞、天權都是三合星,所以,北斗起碼有十六星。

有意思的是,北斗諸星中,除了天樞和瑤光之外,其餘恆星的自行方向都朝向人馬座方向的某個點,這個現象是英國天文學家理查·普羅克特(Richard A. Proctor)在1869年發覺的,從目前我們已經掌握的恆星測距結果看,天樞距離我們124光年,瑤光距離我們101光年,而天璇79光年、天璣84光年、天權和玉衡81光年、開陽78光年,這就暗示我們後者可能彼此之間是有關聯的。天文學家已經據此認定,這些恆星屬於一個叫做“大熊座移動星群”的移動星群(Moving Groups)。

所謂移動星群,是指有著相似年齡、金屬成分和移動特徵(視向速度和自行)的一群恆星,它們可能是同時從一團氣體雲中誕生的,但是所組成的疏散星團因為各種原因解體。大熊座移動星群的年齡大約5億年,其中心距離地球大約80光年,範圍大約30X18光年,其主要成員星約14顆,其中13顆在大熊座方向,另有1顆在獵犬座方向。根據依巴谷衛星觀測的結果,還有大量恆星也屬於這個移動星群,不過它們散佈在天球上的其他位置。當然,我們的太陽不屬於這個移動星群,因為太陽的年齡大約50億年,遠遠大於這個移動星群的年齡,事實上我們的太陽只是無意中路過這個移動星群而已,4000萬年前我們距離它們還很遙遠。

如果把大熊座移動星群算作北斗,試問北斗又有多少顆星呢?這是那些胡謅北斗九星的古人打死也想不到的。

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