天狼星是夜空中最亮的一颗恒星,也是人类肉眼能够看到距离我们最近的一颗恒星,千百年来“狼视眈眈”地盯着我们,它会不会来到太阳系呢?如果来了俺们地球是喜是忧呢,生态万物还有活命机会吗?我们一起来闲扯一下。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(1)

我们先了解一下天狼星的基本情况。

天狼星距离我们约8.6光年,是一个双合星系统,由天狼星A星和天狼星B星组成,两颗星距离20个天文单位,也就是约30亿千米,就是太阳到天王星差不多的距离。天狼星A是一颗蓝矮星,质量是太阳的2.06倍,半径为太阳的1.7倍,亮度约太阳的23~25倍;天狼星B是一颗白矮星,质量和太阳差不多,但半径只有太阳的0.0084,和地球差不多大小,亮度只有太阳的0.056倍。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(2)

从上述简单介绍,我们可以得到这样几个信息:

首先天狼星不是一颗星,而是由两颗星组成,一主一辅,主星A比太阳大,辅星B是一颗恒星的尸骸,也就是说之前它也是一颗恒星,后来寿命到了,通过红巨星阶段,散去了外围物质,留下了中心一个核,就是白矮星;

其次,我们看到的亮星实际上是天狼星组合里的A星,其视星等为-1.46等,B星虽然质量和太阳差不多,但亮度比太阳小多了,视星等只有8.44等。

其三,这两颗星挨得比较近,只相当太阳系行星际距离,约0.00031光年,而距离太阳最近的恒星都有4.22光年。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(3)

为了说明白,这里又要说一下星等的问题。

星等有两种确定方法,一种是视星等,就是肉眼看到的星星亮度的感受性指标。不管是主动发光的恒星,还是本身不发光,只被动反射恒星光芒的行星,都有视星等;还有一种是绝对星等,是衡量恒星真实亮度的指标,只用于主动发光发热天体,行星就没有绝对星等。

绝对星等是假定所有恒星都在距离我们10个秒差距尺度所反映出来的亮度。秒差距是一种比光年更大的宇宙空间距离尺度单位,1秒差距约等于3.26光年。

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这两种星等的衡量指标可以看出,视星等并非某颗星星本身的真实亮度,由于天体距离我们远近不同,且可能受到中途各种因素影响,肉眼看到很亮的星星,并不一定比很暗甚至看不到的星星真实亮度更大,还有一些本身完全不发光的行星,也有视星等,但由于它们没有自身真实亮度,因此没有绝对星等。

因此视星等不能够反映天体真实亮度,而绝对星等才是反应天体真实亮度的指标。恒星绝对亮度是由于其质量和演化阶段不同而决定的,一般来说质量越大,演化越到后期的恒星,亮度越大,温度越高。

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星等之间亮度差异换算。

两种星等衡量指标值都是用数值大小来表示,但并非数值越大越亮,而是正相反,数值越小,亮度越大,还有负数,负得越多就越亮。两种星等每一等亮度相差倍数是一样的,都是1个等级相差2.512倍。因此计算星星之间的亮度差是以2.512为底数,以等级差为幂的倍数。比如1等星与6等星相差5等,1等星就比6等星亮2.512^5倍,也就是约100倍。

这样,我们就可以计算出天狼星A星与太阳亮度的倍数。天狼星A星绝对星等为1.42等,视星等为-1.46等;太阳绝对星等为4.83等,视星等为-26.74等。它们绝对星等等级差为3.41,计算绝对亮度倍数相差2.512^3.41≈23.12倍;它们视星等相差25.28等,视觉亮度就相差2.512^25.28倍,也就是近130亿倍。

可见,天狼星绝对星等比太阳要亮23.12倍,而由于太阳距离我们很近,与天狼星距离完全不在一个数量级,因此我们肉眼感觉到的太阳亮度比天狼星要大130亿倍。

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视星等和绝对星等换算。

视星等和绝对星等是可以换算的,换算遵循的公式为:m=M-5log(d0/d)或M=m 5log(d0/d)。这两个公式,前面是已知绝对星等换算出视星等,后面是已知视星等换算出绝对星等。式中,m表示目视星等,M表示绝对星等,d0为10秒差距(32.6光年),d为天体实际距离。

也就是说,天体在绝对星等既定的前提下,随着距离的变动,视星等呈相应比例变动。

我们可以根据天狼星A的绝对星等来换算一下它的目视星等。天狼星距离我们8.6光年,绝对星等为1.42,代入公式计算m=1.42-5log(32.6/8.6)≈-1.89。计算结果与我们看到的天狼星视星等1.46比较接近。但为什么不一致呢?

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(7)

原来天狼星A视星等-1.46等,是我们人类肉眼看到这颗恒星真实亮度。恒星由于距离我们很远,其光芒要经过若干光年路途才传输,期间很可能受到星际尘埃等各种因素干扰,到达我们眼中亮度就达不到计算结果,所以计算结果就会与实际感受到的视星等有一定偏差。

人肉眼分辨最暗极限约为6等星,再暗的星星就无法观测到了,因此人类肉眼是看不到那颗视星等只有8.44的天狼星老“B”了。而哈勃望远镜能够观测到视星等为28等的遥远恒星,相当能够分辨出1.5万公里远的一枚硬币,是人类肉眼分辨度的6亿多倍。

现在我们来看看天狼星放在太阳这个位置,地球会咋样。

前面说了,天狼星是两颗星组成的系统,如果把这两颗星都移到我们太阳系,就像在一锅漂浮着鸡蛋的大锅里放了两根搅屎棍,这些鸡蛋就一下子全被搅散了。因此这种方式的变化没什么说头,下面只说说天狼星A来替代太阳,我们地球是个啥感受。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(8)

这种感受主要会有两点,一种是被辐射烤焦。

我们知道太阳是距离我们最近的恒星,但太阳是一颗黄矮星,比蓝矮星光度和表面温度都小很多。太阳表面温度为6000K,天狼星表面温度10000K,其绝对亮度是太阳的23~25倍。如果把天狼星A移到太阳位置,会有多亮多热呢?

科学家们曾经有一个预测,就是太阳在未来10亿年亮度可能增加约10%,地球将不再宜居,平均温度就可能达到上百摄氏度,海水将被蒸发殆尽,所有生物都将灭绝。天狼星这只“狼来了”,绝对亮度增加23倍多,还有地球的藏身之地吗?

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(9)

我们再来看看人类肉眼的感受,也就是视星等换算。太阳距离地球只有1.5亿公里,也就是约0.00000000159光年。根据视星等换算公式,我们把天狼星数值代入可计算出其视星等为:m=1.42-5log(32.6/0.00000000159)≈50.14。

视星等50.14等!比太阳视星等高出23.4个等级,是太阳亮度约23亿倍!不要说人眼,还有什么眼睛敢对这种亮度的物体瞄上一眼呢?

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(10)

还有一种影响就是引力大大增加了。

地球目前的公转速度无法维持现有轨道,很快就会坠入到天狼星上,被气化的一点渣滓都不剩。地球要保持自己的存在,就只有加快公转速度。这个速度需要多快呢?我们根据环绕速度公式来计算一下。

环绕速度公式:v²=GM/r。式中,v为第三宇宙速度,也就是环绕速度,G为引力常量,M为被环绕天体质量,r为距离质心半径。我们已知天狼星半径约为119万千米,地日距离为1.5亿千米,天狼星质量约为4x10^30kg,代入公式可计算出地球环绕速度:v=√[(6.67x10^-11)x(4x10^30)/151190000000]≈42007m(42km)

也就是说,地球要从现在的公转速度约29km/s,提升到42km/s才能够继续在这个轨道运行,不被天狼星A的引力所拉拽过去。但即便这样,太阳也几乎成了一个干枯的烤土豆,一切生命早就化为乌有。地球要在这样的恒星系统存活,只有飘向远方,到达木星位置,这里天狼星的视亮度就和现在的太阳差不多了。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(11)

天狼星永远来不了太阳系。

恒星都有自己的运行轨迹,且相互间隔很开,就像数千公里甚至数万公里的两枚硬币,要撞在一起的概率是微乎其微。因此天狼星永远也来不了太阳系。

恒星寿命是由自身质量决定的,与质量成反比,也就是说质量越大寿命越短。天狼星A质量是太阳2倍多,寿命只有十几亿年,现在约2.5亿岁,还有10来亿年的寿命;而太阳寿命可达100亿年,现在已经约50亿岁了,还有约50多亿年寿命。因此太阳是可以看着天狼星毁灭的。

天狼星B原来是一颗约太阳5倍质量的恒星,在约1亿年前寿终正寝,外围物质散尽后,成为一颗致密白矮星。白矮星不但是一种很致密天体,还是一种较为危险的天体,如果通过吸积将质量增大到钱德拉塞卡极限,也就是太阳质量的1.44倍,就会坍缩成一个致密1亿倍以上的中子星,而且在这期间,会发生超新星大爆发,将巨大能量辐射到太空。

天狼星能加入太阳系吗(天狼星来到太阳系)(12)

天狼星虽然来不了太阳系,但还是很可能危机太阳系。

这个危险就是老“B”发生超新星大爆炸。天狼星A星寿终正寝时也会膨胀成一个体积巨大的红巨星,有研究认为,这些膨胀飘散的物质,很可能会被这颗老“B”“收编”吸附到自体上,当质量到达钱德拉塞卡极限时,la型超新星爆发就不可避免了。

这个爆炸对太阳系肯定会有冲击,这就是天狼星垂死一搏,它妒忌太阳寿命比它长太多,吃不着葡萄就嫌葡萄酸,硬要给太阳系来点教训。但10亿年后,人类早就逃离太阳系了,天狼星耍不耍这点小脾气,与人类早就没有毛关系了。

这就是天狼星前世今生和假戏假做的故事,如果读者朋友能够从中得到一些知识乐趣,就是时空通讯莫大荣幸。谢谢阅读,欢迎讨论。

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