收藏
0
0
本词条由南京天文爱好者协会 提供内容并参与编辑 。
织女星（Vega），或者称为织女一或天琴座α（α Lyrae），是天琴座中最明亮的恒星，距离地球约 25 光年。织女星是一个扁球体恒星，长轴和短轴约为2.362×2.818 R⊙，赤道半径比两极大19%，质量为2.135±0.074 M⊙，表面温度约为9602±180 K。北极部分呈淡粉红色，赤道部分呈蓝白色。织女星的自转速度相当快，每12.5 h自转一周，赤道的旋转速度更是高达274 km/s，巨大的离心力使得赤道向外凸起，温度的变化通过光球表面在极点达到最大值。地球上的观测者视线正朝着织女星的极点。
- 中文名
- 织女星
- 外文名
- Vega
- 别 名
- α Lyrae / α Lyr
- 分 类
- 蓝主序星
- 质 量
- 2.135 M⊙（± 0.074）
- 直 径
- 2.362 × 2.818 D☉
- 表面温度
- 9602 ± 180（8152 ~ 10060）K
- 视星等
- 0.02 等
- 绝对星等
- 0.58 等
- 自转周期
- 12.5 h
- 赤 经
- 18时36分56.34秒
- 赤 纬
- +38°47′01.28″
- 距地距离
- 25.04 ± 0.07 ly（7.68 ± 0.02 pc）
- 光谱型
- A0Va
- U-B 色指数
- 0.00
- B-V 色指数
- 0.00
- 光 度
- 40.12 ± 0.45 L☉
目录
织女星是天琴座最亮的星，和附近的几颗星连在一起，形成一架七弦琴的样子，西方文化称之为天琴座。在夏夜的北半球中纬度地区垫妹婶，织女星经常出现于天顶附近。[1]而对于冬天的南半球中纬度地区，织女星一朽归般低垂在北方的地平线上。由于织女星的赤纬是+38.78°，因此观测者只能在51°S以北的地区看见它。在南极洲以及南美的大部分地区，织女星不会升到地平线上。在51°N以北的地区，织女星一直位于地平线上，成为一颗拱极星。织女星会在每年7月1日午夜左右通过天球经线，那时的位置最接近天顶。[2]织女星位于一个称作夏季大三角的大范围星群中，夏季大三角包括天琴座的织女星（织女一）、天鹰座的牛郎星（河鼓二）以及天鹅座的天津四。[1]这个三角甩埋循姜形近似一个直角三角形，织女星位于其直角顶点上。由于附近鲜有亮星，所以夏季大三角在北部天空非常白巩突出。[3]
由于地球的自转，恒星的位置每晚都会发生缓慢的移动。然而如果一颗恒星位于地球自转轴指向的位置时，它任何时候都会保持在固定的位置，这种恒星称为指极星。地球自转轴的位置随着一个称为进动过程而逐渐发生变化，被称为地轴进动。每个完整的进动周期需要25770年（米兰科维奇理论），[4]这期间地球自转轴在天球上画出一个圆形的轨迹，这个轨迹会接近几颗著名的恒星。当前这颗星是当前的北极星（勾陈一，小熊座α），但是大约公元前12000年，地轴离织女星大概只有5°。随着进动持续，在公元4000年左右，少卫增八将取代小熊座 α 星成为北极星。在约公元14000年左右，地轴北极重新接近织女星，[5]它将取代少卫增八（仙王座γ）成为新的北极星，它也是人类文明史上最明亮的北极星。同时，地轴南极也将接近全天第二亮星老人星（船底座α）的位置，老人星也将成为新的南极星。[6]
天琴座流星雨页嚷晚盛捆拘是一个大型的流星雨，每年在4月21~22日左右达到极大期。当小型流星以很高的速度进入地球大气时，它的物质将会蒸发并产生一道光。众多流星在流星雨期间从同一个方向出现，以观测者的角度来看，它们发光的尾迹似乎是从天空中的同一点辐射出去。天琴座流星雨的辐射点就在织女星附近，因此也常称为天琴座α流星雨。天琴座α流星雨实际上是由撒切尔彗星（C/1861 G1连颂记，Thatcher）所引起的，与织女星没有任何关系艰淋。[7]
针对天体摄影的天体摄影术诞生于1840年，当时约翰·威廉·德雷伯使用银版摄影法对月球进行摄影。哈佛大学天文台科学家乔治·菲利普斯·邦德（George Phillips Bond）和约翰·亚当斯·惠普尔（John Adams Whipple）在1840年7月17日对织女星进行摄影，它成为人类第一颗（除了太阳以外）摄影的恒星，也是使用银版照相法。[6]亨利·德雷伯（Henry Draper）在1872年8月对织女星摄影的时候，得到了第一张恒星光谱的照片。这也使得他成为第一个展现恒星吸收谱线的人。[8]天文学家已经在太阳的光谱里辨识出类似的光谱线。威廉·哈金斯（William Huggins）在1879年利用织女星和类似恒星的光谱照片来辨认一系列在该类恒星里普遍存在的12条“非常强烈的谱线”。后来天文学家辨认出这是氢原子的巴耳末系谱线。[9]从1943年开始，天文学家将织女星的光谱当成分类其他恒星的标准之一。
天文学家可以借由地球环绕太阳公转时，织女星相对于背景恒星的视差测量出它与地球之间的距离。历史上首先发表恒星视差的人是瓦西里·雅可夫列维奇·斯特鲁维（Василий Яковлевич Струве），他宣称的织女星视差值是 0.125″，但是弗里德里希·威廉·贝塞尔（Friedrich Wilhelm Bessel）怀疑斯特鲁维发表的数据。当贝塞尔公布恒星系统天鹅座61的视差为0.314″时，斯特鲁维把织女星的视差修正为先前的两倍左右。这次修正使斯特鲁维公布的数据更有疑问，因此当时大部分天文学家（包括斯特鲁维在内）都认可贝塞尔的数据才是历史上首次的视差观测。然而令人吃惊的是，斯特鲁维原本公布的数据与现今的天文学家接受的数值0.129″其实非常接近。[10]
地球上看到的恒星亮度是使用标准化的对数刻度－视星等来表示，它随着恒星亮度的增加而减小。肉眼能见的最暗恒星为6等星，而最亮的恒星天狼星星等为-1.47等。为了标准化这个对数刻度，天文学家选择织女星来作为所有波长的0星等。因此许多年以来，织女星被当作是绝对星等测定的亮度刻度。然而这种规定没有延续下来，当前视星等的零点普遍使用特定数值的光流量来表示。这种方法对于天文学家来说更加简便，因为织女星并不能永远作为度量的标准。[11]
UBV测光系统测量通过紫外、蓝色和黄色滤光片的恒星星等，并分别使用U、B、V来表示。天文学家在1950年采用六颗恒星来设置UBV测光系统的初始平均值，织女星是其中之一。这六颗恒星的平均星等被定义为： U- B= B- V= 0。实际上，这些恒星在黄、蓝和紫外部分的电磁光谱的星等都是一样的。因此织女星在可视的范围内有相对接近的电磁波谱（波长范围为350-850纳米，人眼大部分都能够看见），因此光流量密度大致相等，为2000-4000Jy（央斯基）。然而织女星的光流量密度在红外波段大幅降低，每5平方毫米大约为100Jy。[12]
天文学家在1930年代年代对织女星的光度测定，显示了这颗恒星有近±0.03 星等的微小变化，因为这个波动范围接近当时观测能力的极限，所以他们对于织女星光度是否发生变化存在了争议。大卫·邓拉普天文台（David Dunlap Observatory）在1981年重新测量了织女星的星等并显示出它有轻微的光度变化，因此天文学家建议将织女星归类为矮造父变星（盾牌座δ变星）。这类恒星以类似的方式振荡，使得恒星的光度存在周期性的脉动。虽然织女星符合这类变星的物理特性，但其他观测者却没有发现这种变化，因此织女星的光度变化可能是测量的系统误差造成的。
天文学家在1979年使用美国白沙导弹靶场发射的X射线望远镜观测到织女星发出X射线，也是人类首次在太阳以外的单主序星观测到这种现象。织女星在1983年成为天文学家发现的第一颗拥有尘埃盘的恒星。红外天文卫星（IRAS）发现织女星发出红外超辐射，这种现象可能是恒星加热尘埃盘而辐射出来的。[13]这些尘粒可能于太阳系的柯伊伯带相类似是岩屑盘中的天体碰撞产生的结果。这些由于尘埃盘造成红外线辐射超量的恒星的结果。织女星盘的分布并不规则和显示着至少有一颗大小类似木星的行星在环绕着它公转。
织女星的光谱型为A0V，是一颗主序星，颜色为白中透蓝，其核心正在发生氢变成氦的核聚变。由于大质量的恒星比小质量的恒星核聚变更快，所以织女星停留在主序星的时间只有约10亿年，只有太阳的1/15。[14]织女星当前的年龄大约是4.55亿年，[15]已经要超过它在主序星阶段寿命的一半。织女星脱离主序星阶段后，将可以成为一颗M型的红巨星并损失大部分质量，最终成为一颗白矮星。织女星的质量为2.135±0.074 M⊙，实际光度为太阳的37倍。织女星可能是一颗矮造父变星，光变周期约为0.107天。
织女星核心产生的能量来自于碳氮氧循环（CNO循环），这是一种以碳、氮、氧原子核为中介，把质子聚合为氦的核聚变过程。进行该核聚变过程需要大约1500万K的高温，高于太阳核心温度，也比太阳的质子-质子链反应效率还高。CNO循环对温度高度敏感，紧邻的对流层将核心区聚变反应产生的“灰烬”均匀散布，对流层外围是辐射层，最外层则是大气层。这与太阳形成鲜明的对照：太阳的中心是辐射层，其外覆盖的是对流层。[16]
天文学家对照标准光源对织女星的能量通量进行精确地测量。这颗恒星在波长为5480Å的波段光通量为3650Jy（央斯基），误差范围2%。[17]氢的吸收光谱在织女星的可见光谱中占据主导地位，特别是在电子主量子数n=2的巴耳末系。其他元素的谱线相对来说比较微弱，其中比较强烈的谱线是电离的镁、铁、钙线。织女星的X射线辐射很微弱，这表明织女星的日冕肯定很微弱甚至不存在。因为织女星的极点朝向地球，所以极区日冕洞可能存在。天文学家可能难以证实日冕确实存在，因为许多X射线并不会随着可见光一起被恒星发射出去。[18]
位于比利牛斯山的南比戈尔峰天文台（Observatoire du Pic du Midi de Bigorre）的一个天文学家小组使用磁分光偏振法侦测到织女星的表面存在磁场，这是天文学家首次在A型光谱型恒星、而不是Ap和Bp星这类化学丰度特殊的特殊星上侦测到磁场。其磁场视线方向的平均磁通量为−0.6±0.3高斯与太阳表面的平均磁场强度相当。织女星的磁场约为30高斯，而太阳约为1高斯。[19]
天文学家曾使用过干涉仪来精准测量织女星半径，结果显示它的半径为太阳半径的2.73±0.01倍。这个数值比天狼星的半径还大60%，但是恒星模型显示它应该只比天狼星大约12%，天文学家认为这是因为我们观测到高速旋转的织女星极区。威尔逊山天文台的高分辨率天文中心（CHARA）干涉仪在2005年至2006年之间的观测证实了这项推论。[20]而最新的观测结果表明，织女星的平均半径约为2.59R⊙。织女星的自转轴与地球观测者的视线夹角不会超过 5°。这颗恒星赤道附近的恒星自转速度约为274km/s，即每12.5h自转一周，已达到因离心力效应而解体的速度上限的93%。快速自转导致织女星形状明显变扁，赤道半径比极半径大19%（织女星的极半径约为2.362 R⊙，赤道半径约为2.818 R⊙）。地球观测者的视线几乎正对着织女星的极区，因此它看起来相对比较大。
织女星的两极地区重力加速度大于赤道地区，所以天文学家根据冯·塞佩尔定理（Von Zeipel theorem）推断两极地区的光度也比赤道地区高。这种情况可以从恒星表面有效温度的变化上观测到，极区温度高达10060K，而赤道区域约为8152K，赤道面的亮度仅为极区的一半。[42]这种情况导致强烈的重力昏暗效应，相对于普通的基本球对称恒星而言，如果从极区方向观测织女星，它会比预期的还要黑暗。温度梯度还意味着赤道周围可能存在对流区，而其余的大气层基本都处于辐射平衡。[21]
假如织女星是一颗普通球对称且缓慢自转的恒星，那么按当前测定的距离来说，它的热辐射光度将是太阳的57 倍，远大于同等质量普通主序星的绝对光度。实际上织女星的绝对光度约为太阳的40倍，而天文学家发现高速旋转现象解决了这个矛盾。因为织女星长久以来都是望远镜标定的标准星（视星等0.03），高速旋转的发现可能将挑战那些将织女星视为普通球对称恒星的推论。随着其自转速度、自转轴倾角的确定，天文学家可望改进仪器的校准精度。[22]
天文学家把原子量比氦更大的元素称为“金属”。织女星光球层的金属丰度只有太阳大气层金属丰度的 32% 。（跟织女星一样，天狼星的金属丰度也只有太阳的1/3） 太阳的金属丰度（ZSol）约为0.0172±0.002。[23]从丰度上来说，织女星只有0.54%的组成元素比氦更重。
因为金属含量异常地低，所以织女星是一颗牧夫λ型星。[25]然而光谱型A0-F0恒星为何出现如此罕见的化学组成仍旧是个未知数，可能这些化学成分已经扩散出去或恒星质量下降所造成的，虽然恒星模型显示这种情况通常只发生在恒星的氢燃烧阶段末期。这颗恒星诞生于金属含量异常低的气体尘埃等星际物质中则是另一种可能的原因。[24]
天文学家观测到织女星的He/H（氦/氢）比例为0.030±0.005，这比太阳低约40%，可能是由于其表面附近的氦对流层消失所引起的。能量传递被辐射层所取代可能导致这种与扩散作用大不相同的异常情况。[26]
恒星的径向速度是该恒星沿着地球视线方向的运动分量。当织女星远离地球时，从织女星发出的光线频率会降低（偏向红色）；当它接近地球时，频率则会升高（偏向蓝色），因此天文学家可以借由测量恒星光谱的红移或蓝移量来计算恒星运动速度。天文学家对织女星的精确测量表明其红移值为-13.9±0.9 km/s，[27]负号表示其相对运动朝向地球。
恒星的自行会使得恒星相对于更遥远的背景恒星位置产生变化。天文学家对织女星的精确测量计算它的自行，赤经方向202.03±0.63毫角秒/年，赤纬方向287.47±0.54毫角秒/年。[28]织女星的总自行为327.78毫角秒/年，[29]所以它的位置在11000年之内会移动1°之多。
织女星在银河坐标系统中的空间速率分量为（U、V、W）=（−16.1±0.3、−6.3±0.8、−7.7±0.3），总空间速率为19 km/s。[30]面向太阳方向的径向速率分量为 -13.9 km/s，而切向速率为 9.9 km/s。虽然织女星只是夜空中第五明亮的恒星，但是因为其逐渐接近太阳而缓慢地变亮。织女星大约在21万年后将取代老人星成为地球夜空中第二明亮的恒星，在29万年后取代天狼星达到最高峰（视星等为-0.81），持续长达27万年。届时由于天狼星远离太阳系，其亮度将低于织女星。[31]
织女星的运动数据显示它属于北河二移动星群的成员，但是织女星的年龄比其他成员都老，所以是否真有这样的星群仍有争议。北河二移动星群大约有 16 颗恒星，包含天钩五、氐宿增七、氐宿一、北河二及北落师门等。这些恒星在宇宙中以共同的速度朝向同大致的方向运动，并有共同的起源，都诞生自同一个疏散星团。[32]北河二移动星群年龄估计介于1~3亿年间，平均空间速度为16.5 km/s。[33]
红外超量
红外天文卫星（IRAS）发现织女星有红外过量现象，超过了单一恒星应有的红外线通量，这也是天文学家早期对于织女星的研究结果之一。这些过多的红外线在25、60、100μm波长的测量中都来自以恒星为中心的10角秒的角半径范围内。根据天文学家测量到的织女星距离，这相当于80天文单位的距离。有人认为这些辐射来自环绕恒星尺寸只有毫米大小的颗粒，因为比这更小的颗粒最终都会因为坡印廷·罗伯逊阻力的辐射压而被清除出恒星系统。[34]辐射压力会使轨道中以螺旋向内运动的尘埃粒子被推挤出去，这种效果对越靠近恒星的微小颗粒越为显著。[35]
天文学家后来持续以193μm波长对织女星进行观测，发现这些颗粒的通量低于预期，表示这些颗粒的大小必须只有100μm甚至更小。如果要在环绕织女星的轨道上维持一定数量的尘埃，就必须不断的补充需求，一个可能维持尘埃数量的机制是盘面中合并天体坍缩并形成行星的程序正在不断进行。[34]根据实际模型显示如果从极轴的方向观察，尘埃分布在半径120天文单位的圆盘面上，而且圆盘中心有一个半径不小于80天文单位的洞。[36]
在发现织女星周围的红外过量之后，天文学家也发现其它恒星因为尘埃的排放所产生的也出现类似的异常现象。迄2002年，天文学家大约已经发现400颗这类恒星，并归类为"类织女星"（Vega-like）或"超织女星"（Vega-excess）恒星，并相信这些发现可能会提供太阳系起源的线索。[37]
在2005年获得织女星尘埃的高清晰影像，显示尘埃盘在波长24μm延伸至43″（330天文单位），在波长70μm延伸至70″（543天文单位），而在波长160μm延伸至105″（815天文单位）。这些分布更广泛的尘埃盘是由大小在1–50μm的球形和不规则尘埃粒子所构成，估计这些尘粒的总质量是地球质量的0.3%。这些尘粒须要类似太阳系柯伊伯带的小行星互相碰撞才能产生。因此这些环绕织女星的尘埃比较像岩屑盘，而不是早先所认为的原行星盘。[38]天文学家估计岩屑盘的内径是11″±2″（70至102天文单位），该尘埃盘是较大型的岩屑碰撞后产生的碎片被辐射压推向外围所产生的。天文学家根据织女星的寿命，认为须要巨大的起始质量（估计为数百倍木星质量）来维持其尘埃盘。因此原先产生中等大小（或更大）的彗星或小行星可能性更高，后来这些天体与小型的天体或其它物体碰撞，结果产生更小的碎片。相较于恒星的年龄，这个尘埃盘是比较年轻的，除非有其它的碰撞事件继续产生更多的尘粒，它最终将会消失。
帕洛玛测试干涉仪在2001年的观测结果[40]与稍后威尔逊山天文台高分辨率天文中心在2006年的观测结果都显示织女星拥有内尘埃带。这个外星黄道尘位在距离恒星8天文单位的范围内，可能是恒星系内动力扰动的证据。[39]它可能是彗星或小行星猛烈的轰击造成的，并且可能是行星系统存在的证据。
可能存在的行星
位于夏威夷莫纳克亚山的詹姆斯·克拉克·麦斯威尔望远镜（James Clerk Maxwell Telescope，JCMT）在1997年的观测显示在织女星的中心区有朝向东北延伸9″（70天文单位）的明亮团块。这个可能存在的尘埃盘若不是受到行星的摄动，就是有被尘埃包覆的天体在轨道上运转。然而凯克望远镜（Keck Telescope）的影像排除了有亮度在16等以上，超过12倍木星质量的天体存在，[41]夏威夷联合天文中心和加州大学的天文学家认为这个影像可能是行星系统仍然在形成的证据。[42]
天文学家要确定行星的性质相当困难，一篇发表于2002年论文认为这个团块是偏心轨道上的一颗相当于木星质量的天体。轨道上聚集的尘埃与行星产生平均运动共振（它们的轨道周期与行星形成简单的整数分数比）导致团块形成。[43]
英国爱丁堡皇家天文台的天文学家在2003年曾提出一种假设，认为一颗约当海王星质量的天体经历超过5600万年的时间，从40天文单位向外迁移至65天文单位的位置，[44]这个公转轨道比较遥远，可以让类地行星在比较接近织女星位置形成。这种行星迁移可能需要与另一颗行星的引力产生交互作用，该行星质量更大，但是公转轨道较小。[45]
天文学家在2005年使用昴星团望远镜的日冕仪进一步确认这颗环绕织女星的行星质量介于木星的5至10倍之间。[46]天文学家在2007年使用更新且更敏锐的布尔高原干涉仪（Plateau de Bure Interferometer）来观侧该团块，观测结果显示尘埃盘平滑且对称，并未发现先前观测到的团块，假设的气态巨行星是否存在也有存疑。[47]
虽然人类还不能直接看见这颗环绕着织女星的行星，但也不能排除行星系统的存在。因此可能有更接近恒星，轨道比较小的类地行星存在。行星环绕织女星的轨道倾角可能对准这颗恒星的赤道平面。[48]如果站在环绕织女星的假设行星上观看星空，太阳只是位于天鸽座的一颗4.3等暗星。
在中国神话里有一个七夕的故事，讲述牛郎（河鼓二）和他的两个孩子（河鼓一和河鼓三）与他们的母亲织女（织女一，与其附近两个四等星织女二和织女三组成一个正三角形，合称织女三星）被银河所分隔。[49]然而喜鹊会在每年中国农历的七月初七于银河上搭起一座桥，让牛郎和织女短暂地相会。在河南南阳出土一块汉代画像石，中心为白虎，白虎前刻出织女星，白虎后为牵牛星，其中的牵牛图像是一位农夫牵着一头牛，牛体上方呈横直线的三颗星，正是河鼓三星。织女图像，高髻坐姿，周围有四颗星星。日本的七夕节（Tanabata）把织女星称作“织姫”也是根据这个传说。[50]
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
- 7.
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
- 1.
- 2.
- 3.
-
4.阿拉伯人称织女星为wāqi‘（意思为“掉落”或“着陆”），而an-nasr al-wāqi‘则是指“掉落的老鹰”。埃及天文学家Al Achsasi Al Mouakket制定的星表则称这颗恒星为Al Nesr al Waki，后来被翻成拉丁语Vulture Cadens。[53]
- 5.
- 6.
- 7.