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昴宿星团

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昴宿星团, 简称昴星团,又称七姊妹星团,
(图)J200历元观察到的昴宿星团J200历元观察到的昴宿星团
梅西尔星云星团表编号M45,是一个大而明亮的疏散星团, 位于金牛座,裸眼就可以轻易的看见,肉眼通常见到有六颗亮星。昴星团的视直径约2°,形成斗状。成员星数在200个以上,是一个很年轻的星团。昴星团也是一个移动星团。
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昴星团坐标简述编辑本段回目录

赤经 03 : 47.0(小时:分)   

(图)昴宿星团昴宿星团

赤纬 +24 : 07(度:分)   

距离 0.38(千光年)   

视亮度 1.6(星等)   

视大小 110.0(角分)

由于字形相近,昴(mao)经常被误写误读为昂(áng)。

昴宿星团的云气是最接近地球星云之一,并且可能是最著名的。它有时被称为玛亚女神的星云,这种错误或许是因为反射星光的云气本质上是环绕在玛亚的四周所造成的。

这群以蓝色高温恒星为主的星团是在最近的一亿年形成的,由微量的灰尘形成的反射星云围绕在最亮星的附近,起初被认为是星团形成时留下的,但是现在知道只是目前正在经过,与星团无关的尘埃云。天文学家估计这个星团大约可以再存在二亿五千万年,之后就会被银河系的引力扯碎,散布在邻近的星空之中。

观察的历史编辑本段回目录

昴宿星团在北半球的冬季和南半球的夏季是很突出的天体,从上古时代的所有古文明国,包括澳大利亚土著毛利人、中国和马雅人(称之为Tzab-ek)、阿兹台克人、北美洲的苏族。一些古希腊天文学家认为它是个明确的星座,并且在赫西德、荷马的伊利亚特奥德赛(冒险之旅)之中被提到;在圣经中也曾被提及三次(约伯记 9:9, 38:31; 阿摩司书 5:8)。在印度神话中,昴宿星团(Krittika)是战神(Skanda)的六个母亲,他有六种不同的相貌,可以逐一的显现出来;有些回教的学者认为昴宿星团(At-thuraiya)是可兰经中的Najm。

(图)昴宿星团昴宿星团

长久以来,他们就被知道是一个彼此相关的星群,而非正巧在同方向上。在1767年,牧师约翰·米契尔就已经计算过如此多的亮星出现在同方向上的机率只有五十万分之一,并且因而认定昴宿星团和许多其他的星团都是彼此间在物理有关联的。首度研究恒星的自行时,它们被发现都以相同的速率、向着相同的方向移动,横越过天空,这进一步的显示他们是有关联的。

梅西尔测量包括M45在内的一些星团的位置,编制成类似彗星天体目录,在1771年发行。因为多数的梅西尔天体都是昏暗、类似彗星而易被混淆的天体,似乎没有理由列入昴宿星团,所以梅西尔可能因为觉得奇特而收录了昴宿星团,一起的还有猎户座星云蜂巢星团。还有一个可能就是梅西尔只是单纯的希望他的目录能比对手拉卡伊的更为庞大 - 在1755年发行,收录了42个天体,所以梅西尔加入了几个明亮的、众所周知的天体在它的目录中。

距离编辑本段回目录

在被称为宇宙距离的阶梯上,昴宿星团的距离是很重要的第一步,依序完成整个宇宙的一序列距离标尺。第一步的大小是校准整个阶梯的基础,因此使用了许多方法来测量第一步的标尺。由于昴宿星团是如此的靠近地球,相对的,它的距离也很容易测量。正确的距离知识,允许天文学家使用赫罗图来测量星团的距离,与距离已知的星团比较图形,就可以估计待测量星团的距离。其他的方法可以延伸测量的距离从疏散星团至星系,乃至于星系团,宇宙距离的阶梯就被建构起来了。对昴宿星团距离的认知,最终可以影响到天文学家对宇宙年龄的理解和未来的演变。

(图)在2005年初,梅克赫兹彗星经过昴宿星团的附近在2005年初,梅克赫兹彗星经过昴宿星团的附近

依巴谷卫星发射之前,一般认知的昴宿星团与地球的距离是135秒差距。依巴谷卫星利用星团中恒星视差 —一种直接和准确的技术,测量的结果是118秒差距,使天文学家大为惊讶。后续的工作发现依巴谷卫星对昴宿星团距离的测量是错误的,但是并不知道发生错误的原因。目前认为昴宿星团距离的上限值大约是135秒差距(相当于440光年)。

组成编辑本段回目录

这个星团的半径大约是8光年,而潮汐半径达到43光年。虽然图中未能排除联星,但统计星团中被证实的成员已经超过1000颗。它们主要是年轻、高温的蓝色星,依据观测环境的不同,裸眼最多能看见14颗亮星。最明亮的恒星排列有些类似于大熊座小熊座,星团的总质量估计大约是太阳质量的800倍。

(图)史匹哲太空望远镜以红外线拍摄的昴宿星团,显示出伴随着的尘埃史匹哲太空望远镜以红外线拍摄的昴宿星团,显示出伴随着的尘埃

星团内有许多棕矮星,质量低于太阳的8%,在核心没有足够的温度和压力引发核融合成为真正的恒星。它们的数量大约占星团成员的25%,但质量却低于总质量的2%。天文学家已经尽了最大的努力在昴宿星团和其他年轻的星团中寻找和分析棕矮星,因为棕矮星在年轻的星团中还算明亮和容易观测,而在较老的星团中都已经黯淡而更难以研究。

目前在星团中也发现了一些白矮星,但星群中正常的年轻恒星还没有达到可以期望演化成白矮星的年龄,因为这个过程通常需要几十亿年的时间。一般相信,这不是由单一的低或中质量恒星演化过来的,这些白矮星的前身一定是联星系统中的大质量恒星。大质量恒星在快速的演化中将质量传输给伴星,结果使演化成为白矮星的脚步更为加快,但是这个过程的细节还需要对深奥的重力有更多了解,才能更确实的解释作用的机制[可疑] 。

年龄与未来的演化编辑本段回目录

昴星团距离太阳400光年,因含有早B型星,从天文时间尺度来说正处在年少时期。质量为九个太阳的B型星,若收缩到主星序,耗尽其核部的并开始膨胀到红巨星,照估计需历时2100万年左右。因此,这个值就应该是疏散星团的年龄。可是,唯有昴星团的颜色一光度图却又清楚地表明,仅含0.2太阳质量的那些恒星业已渡过了初始收缩阶段,基本上处于零龄主星序上.照最近恒星演化理论估计,质量为0.2太阳的恒星收缩到零龄主星序所需时间, 大致为60000万年。那么,昴星团的年龄到底是多少呢?究竟是2100万年还是60000万年? 

(图)昴宿星团昴宿星团

 

事实上,矛盾并不像看起来那样尖锐。赫尔比希认为,在形成大质量的恒星之前,先已由星云物质形成了小质量的恒星。如果晚型主序星首先形成,它们就会在早型星收缩到主星序的相同时间内到达零龄主星序,然后燃烧它们核部的氢, 并开始向红巨星阶段膨胀。这一理论好像得到了观测的支持。关于小质量恒星形成较早的又一证据是金牛一御夫座暗星云,在这些星云中大量含有暗弱的红星,而不含有亮的蓝星。

所有这一切都表明,拥有大约三百颗星的昴星团开始形成于六亿年以前,一直持续到终于形成了B型星.这些非常亮的恒星辐射着极其丰富的紫外线,它们已把气体电离并彻底吹散,只在银河系中残留下一些气体的痕迹。随着气体的离去,恒星的形成过程也就趋于停止。琢磨一下玫瑰星云很有意思的,它的中心有一群非常亮的恒星,这团星云可能就是因发生这种从中央向外吹散气体的过程而形成的。这一设想或许能解释这种异常有趣的气体与恒星集合体的环状结构.  

昴星团星云是蓝色的,这意味着它们是反射星云,反射着位于它们附近(或者之中)的明亮恒星的光线。这些星云中最明亮的部分,即围绕在昴宿五周围的星云,是1859年10月19日被(意大利)威尼斯的Ernst Wilhelm Leberecht (Wilhelm) Tempel利用4英寸折射镜发现的;它被收入NGC星表中,编号为NGC 1435。Leos Ondra提供了一份在线的Wilhelm Tempel传记,以及一幅昴宿五星云的素描,经同意归入到本资料库中。星云向昴宿四延伸的部分在1875年被发现(即NGC 1432),围绕着昴宿六,昴宿一,昴宿增六和昴宿二的星云在1880年被发现。完整的昴星团的复杂性,直到1885年到1888年间,巴黎的Henry兄弟和英国的Isaac Roberts发明了第一架天文照相机之后,才被揭露出来。1890年,E.E. Barnard发现星云物质有一个非常靠近昴宿五的恒星状聚集中心,它被编入IC星表,编号为IC 349。1912年,Vesto M. Slipher分析了昴星团星云的光谱,揭露了它们的反射星云本质,因为它们的光谱与照亮它们的恒星的光谱一模一样。     

(图)昴宿星团昴宿星团

经由星团和恒星演化理论模型的比较,从赫罗图可以估计出星团的年龄。使用这种技术,估计昴宿星团的年龄再7500万至1亿5000万年之间。在估计年龄上的扩散度是恒星演化模型不确定的结果,特别是模型中包含了所谓的对流过冲(对流超射)现象。这是恒星内部的对流层是否击穿非对流层的现象,结果可能使年龄显得较高。

另一种估计星团年龄的方法是搜寻低质量的恒星。一般主序带上的恒星,锂在核融合反应中会很快的被摧毁,因为它的燃烧点只有250万K,而质量最大的棕矮星最后会将锂摧毁。因此测量星团内质量最高的棕矮星是否有锂的存在,可以估计出星团理想的年龄。使用这种方法估计的昴宿星团年龄是1亿1500万岁。

星团的相对运动最终将推导出它们的可能的位置,从地球观察未来数千年的位置,将会经过目前猎户座的脚下。同样的,像多数的疏散星团一样,昴宿星团的没有足够的引力维系整个集团,当它与其他的集团接近或遭遇时,有些成员可能会被潮汐的重力场抛射出去。计算的结果认为在2亿5000万年后,昴宿星团将会因为与巨分子云的重力交互作用而消失,而且银河系的螺旋臂也会加速它的崩溃。

欧洲航天局天文测量卫星Hipparcos最近直接用视差法测量了昴星团的距离;根据这些测量,昴星团距我们380光年(此前采用的数值是408光年)。新的距离数值需要对昴星团中恒星相对较暗的视星等给出解释。 

反射星云编辑本段回目录

在理想的观测条件下,有些迹象显示云气只是在星团的附近,特别是在长期曝光的照片中。这只是一个反射星云,因为尘埃反射高温、年轻恒星的光而呈现蓝色。

(图)昴宿星团昴宿星团

这些尘土以前被认为是形成星团时残留的,但是星团通常需要大约一亿年才能形成,因此当初的尘土早就该被辐射压驱散了。换言之,很单纯的只是星团行经一处星际物质较为多的区域造成的现象。

研究显示,这些尘土的分布是不均匀的,并且在视线方向上是沿着星团行经的路径分为主要的两层。这些层次也许是因为尘土向着恒星移动时,受到辐射压力而减速造成的。

神话和文艺编辑本段回目录

中国古代把其中的亮星列为昴宿。有关的传说神话很多,也被称为“七姊妹星团”。一般肉眼能看到6颗星,眼力好的话能看到更多,因此它能用来检验你视力好坏或者天气晴朗情况。

在中国古代,昴宿为二十八宿之一,这些恒星则称昴宿七(Atlas)、昴宿增十二(Pleione)、昴宿四(Maia)、昴宿一(Electra)、昴宿增十六(Celaeno)、昴宿二(Taygeta)、昴宿五(Merope)、昴宿六(Alcyone)和昴宿三(Sterope)。                      

(图)七仙女七仙女

古代,确实能看到7颗,就好似七个仙女,身着蓝白色纱衣在云中漫步和舞蹈。后来不知道在哪一年,有一颗星突然暗了下去,不能见到了,人间在诧异的同时,开始流传着这么一个——“七小妹下嫁”的美丽传说,黄梅戏《天仙配》说的就是她们的故事

希腊神话里七仙女星团是的七位仙女的化身,她们是擎天神阿特拉斯(Atlas)和其妻普勒俄涅(Pleione)的七个美貌的女儿——玛亚(Maia)、伊莱克特拉(Electra)、塞拉伊诺(Celaeno)、泰莱塔(Taygeta)、梅罗佩(Merope)、亚克安娜(Alcyone)和斯泰罗佩(Sterope)。做为擎天神的女儿,毕宿也是昴宿的姐妹们,英文的名称是源自罗马神话,但语源并不确定。

古代日本人把昴星团看成美丽的首饰,对此拥有特别的情意结,有日本流行歌曲以此作题材,如歌唱家谷村新司代表作《すばる》(即关正杰的粤语歌曲《星》与罗文的《号角》),日本国立天文台1998年在夏威夷落成启用的一台8.2米望远镜称作“昴”(Subaru),富士重工业生产的汽车品牌为Subaru等等。

昴星团各个星的位置坐标编辑本段回目录

昴星团最亮的 6颗星自西向东的星名、光电目视星等和MK光谱分类依次是:

(图)昴宿星团昴宿星团

金牛座17(昴宿一),3.71,B6Ⅲ;  

金牛座19(昴宿二),4.31,B6Ⅳ;  

金牛座20(昴四),3.88,B7ⅢSn;  

金牛座23(昴宿五),4.18,B6V;  

金牛座η(昴宿六),2.87,B7Ⅲ;  

金牛座27(昴宿七),3.64,B8Ⅲ。  

这些星都在作快速自转。蓝巨星昴宿六表面有效温度约13,500K,总辐射光度约为太阳的2,200倍,半径约为太阳的8倍,但赤道自转一周所需时间还不到3天。昴宿七是轨道周期为好几年的分光双星。昴星团有百分之七的成员星是轨道周期小于 100天的双星。著名气壳星金牛座28(即金牛座BU)就在昴星团内。在昴星团方向已经发现了460个以上的耀星。这个星团没有红巨星。照片上看到的昴星团亮星附近的星云叫作NGC1432,是由星际尘粒反射和散射星光形成的反射星云。这也许是昴星团恒星形成时剩下的星,但更可能是昴星团在运动中遇到的物质。

21世纪的意义编辑本段回目录

在幽浮学中有些人相信"类人"的说法,认为昴宿星团内的数颗行星上居住着昴宿星人,但天琴星系才是昴宿人及地球人类的发源地。

在美国发行的盖子艺术Xexyz曾经选用了一幅昴宿的图。

深入探究编辑本段回目录

昴星团的Trumpler类型被定为II,3,r型(Trumpler,根据Kenneth Glyn Jones的说法)或者I,3,r,n型(Götz和Sky Catalog 2000),意味着这个星团似乎是独立的,向中心高度聚集或是中等聚集,其中恒星亮度的分布范围较大,成员星较多(超过100颗)。  

(图)短时间的曝光只能显示出朦胧的云气短时间的曝光只能显示出朦胧的云气

昴星团中有些高速自转的恒星,表面的旋转速度为150到300千米/秒,这在光谱型为(A-B)型的主序星中是普遍现象。由于这种旋转,它们一定是(扁圆的)椭球体,而不是球体。这种旋转之所以能够被发现,是因为它会使得光谱吸收线变得更宽,更发散,因为相对于恒星的平均径向速度而言,位于恒星一侧的部分恒星表面正在接近我们,而另一侧却在远离我们。这个星团的快速自转恒星中最突出的例子是昴宿增十二(Pleione),这也是颗变星,亮度介于4.77和5.50等之间(Kenneth Glyn Jones)。O. Struve曾经预言这样的旋转会导致恒星抛出气体包层,1938年到1952年间,对昴宿增十二的光谱分析观测到了这一现象。   

Cecilia Payne-Gaposhkin提到昴星团中包含着一些白矮星(WD)。这给恒星演化提出了一个特殊的问题:白矮星是怎么出现在一个如此年轻的星团中的?由于存在着不止一颗白矮星,因此可以相当肯定这些恒星原来都是星团的成员星,并不都是被捕获的场恒星(总之,捕获过程在这样一个相当松散的疏散星团中效率并不高)。[译注:场恒星,field stars,是指独立的,不成团的恒星。] 按照恒星演化理论,白矮星的质量不可能超过大约1.4倍太阳质量的上限(钱德拉塞卡极限,the Chandrasekhar limit),更大质量的白矮星会因为它们自身的重力而塌缩。但是如此低质量的恒星演化得极慢,需要几十亿年才能演化到最后阶段,昴星团短短1亿年的年龄显然是不够的。                     

(图)昴宿星团昴宿星团

唯一可能的解释是,这些白矮星曾经是大质量恒星,因此它们可以快速演化,但是一些原因(比如强烈的恒星风,邻近恒星的质量吸积,或者快速自转)使他们失去了大部分质量。结果,它们可能将大部分质量都抛入太空,形成了行星状星云。总之,最后剩下来的恒星(即原来的恒星核)质量一定低于钱德拉塞卡极限,这样它们才可能演化到稳定的白矮星阶段,从而被我们观测到。   

1995年以来对昴星团的最新观测发现了几个异常类型恒星的候选者,或者说是类似恒星的天体,即所谓的褐矮星(Brown Dwarfs)。这种迄今为止仍然只是假说的天体被认为质量介于巨行星(比如木星)和小恒星(恒星结构理论指出最小的恒星,即在其生命阶段中可以通过核聚变制造能量的天体,质量最少不得低于太阳质量的百分之6到7,即60到70倍木星质量)之间。因此褐矮星的质量应该拥为木星质量的10到60倍左右。理论上,它们可以在红外光波段被观测到,直径与木星相当或更小(143,000千米),密度是木星的10到100倍,因为强得多的引力会将它们压得更紧。   即使用肉眼,在一般的条件下,昴星团也是相当容易找到的,位于明亮的红巨星毕宿五(Aldebaran,金牛座Alpha,87号星,0.9等,光谱型K5 III)西北方接近10度的位置。明显包围在毕宿五周围的,是另一个同样著名的疏散星团,毕星团(Hyades);现在知道,毕宿五并不是毕星团的成员,只是一颗前景恒星(距离我们68光年,而毕星团的距离为150光年)。   

在双筒镜或者广角镜中,这个星团是个壮观的天体,在1 1/5度的直径范围内可以显示超过100颗的恒星。对望远镜来说,即使在最低放大率下,这个星团也大到也无法在一个视场中看到全貌。星团中拥有许多双星聚星。昴宿五星云NGC 1435需要黑暗的天空才能看见,在广角镜中观测效果最佳(Tempel是用一架4英寸望远镜发现它的)。   

由于昴星团距离黄道较近(只差4度),星团被月亮掩食的现象会经常发生:这是非常吸引人的奇景,尤其对于那些只拥有廉价器材的爱好者来说(事实上,你用肉眼就可以观测它,不过即使最小的双筒镜或者望远镜都会增加观测的乐趣——1972年3月的月掩昴星团是笔者首次业余天文观测经历之一)。这样的现象可以形象地说明月亮与这个星团之间的相对大小:Burnham指出月亮可以被“塞进由”昴宿六,昴宿一,昴宿五和昴宿二“组成的四边形内”(在这种情况下,昴宿四,甚至昴宿三都会被月亮挡住)。同样,行星也会运行到昴星团附近(金星,火星和水星甚至偶尔会从其中穿过),展示出壮丽的景象。  

宇宙中有六百兆颗星球、几千万个银河系,我们地球所在的银河系叫做Milky Way Galaxy,太阳系位于银河系旁边猎户座的旋臂上,地球绕太阳公转,而整个太阳系则绕昴宿星团公转,昴宿星团绕银河中心公转,大约每240000年,太阳系会完成一次公转。

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