美國航天局(NASA)的「星系演化探索者」太空望遠鏡,最近重新發現了一顆已經研究了四百年之久的恆星:米拉(Mira)。說「重新發現」,是因為天文學家觀察到老朋友「米拉」竟然有一條長長的尾巴。 

米拉的中文名字叫「芻蒿增二」,又叫作「鯨魚座O」, 是位於鯨魚座的一顆紅巨星。說到紅巨星,顧名思義,當然是大個頭的紅色天體。其實紅巨星是一個天文學專有名詞,指的是一種老年恆星。


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穿行銀河系的長尾巴恆星

米拉(紅巨星)向外拋射物質,並高速飛行。在過去三萬年中走過了十三光年的距離。(NASA)

文 ◎ 張延恭

美國航天局(NASA)的「星系演化探索者」太空望遠鏡,最近重新發現了一顆已經研究了四百年之久的恆星:米拉(Mira)。說「重新發現」,是因為天文學家觀察到老朋友「米拉」竟然有一條長長的尾巴。 

米拉的中文名字叫「芻蒿增二」,又叫作「鯨魚座O」, 是位於鯨魚座的一顆紅巨星。說到紅巨星,顧名思義,當然是大個頭的紅色天體。其實紅巨星是一個天文學專有名詞,指的是一種老年恆星。

據說太陽在幾十億年後 也會成為紅巨星,那時候太陽直徑大約是現在的一百倍大,地球上的一切都將變成焦土。最終還將吞噬掉包括地球在內的內行星。 

米拉就是這樣的紅巨星,它距離地球三百五十光年,是天文學家大衛.法比利薩斯在一五九六年八月三日開始了一系列的觀測之後才確認的。從那以後,米拉一直是天文學界關注的對象。然而直到今天,才發現它還有一條壯觀的「尾巴」,這不能不使人們感到詫異。

NASA的「星系演化探索者」太空望遠鏡。(NASA)

科學家們解釋說,NASA的「星系演化探索者」望遠鏡對紫外光非常敏感。米拉的尾巴恰恰是在紫外光區,這也許是以往的觀察都沒有能夠發現米拉真面目的原因吧。 

據美國航天局的影像顯示,米拉的這條尾巴是由碳、氧、氮等物質組成的淡藍光束,約十三光年長,相當於冥王星到太陽距離的兩萬倍。以往人們認為,有尾巴的天體只有慧星,恆星有尾巴這還是頭一遭,真令人大開眼界。 

超速的恆星 並不孤獨

米拉有許多引人注目的方面,其中之一是,它以每秒一百卅公里的速度穿過銀河系。為甚麼會這麼快?目前還沒有明確答案。據天文學家猜測,可能是其他天體引力作用造成的。 

米拉並不孤獨,與它一起在星際間高速旅行的還有一顆伴星。其實米拉本身就是一對聯星,我們前面提到的紅巨星「米拉A」是主星,伴星叫「米拉B」,是顆白矮星,它比「米拉A」還要老。 

所謂白矮星,是老年恆星經歷了紅巨星階段後,會將外殼拋出形成行星狀星雲,而留下一個核聚變產生的高密度核心,即白矮星。再往後,就是真正的壽終正寢。不過恆星的死亡不是安祥的,而是伴隨著劇烈的超新星爆發。這是恆星死亡時的壯烈場面,同時呢,爆炸所產生的衝擊波也會壓縮附近的星際雲,引致新的恆星的產生。

看來這超速的米拉,竟然還是一對老年伴侶。另外,米拉和伴星是相互環繞的,軌道周期約為四百年。 

變星米拉——奇妙的星

紅巨星的米拉還是一顆振盪的變星,就是說它的亮度隨著時間周期性變化。法比利薩斯首先在觀測水星的時候,他因為需要一顆參考星來做位置的比較,挑選了一顆鄰近而先前未曾注意到的三等星。

到了八月廿一日,這顆參考星的光度增加了一個星等,到了十月卻暗至看不見。當時法比利薩斯猜想它是一顆新星,在一六○九年的二月十六日又看見了這顆星。 

終於,約翰.霍華德測量出這顆恆星的變光周期大約是十一個月;約翰.赫維留也在同時段觀測到了它,因為在天空中,沒有任何一顆已知的恆星有像米拉這樣的行為,所以在一六六二年的《Historiola Mirae Stellae》中將之命名為「米拉」(意思是奇妙的星)。

人類的天文觀測史幾乎與人類的歷史一樣長,那麼,為甚麼在此之前沒有人描述過米拉呢?其實有學者建議,人類可能很早就知道米拉了,甚至認為,公元前二世紀的一些文件中,就有關於米拉的線索。中國古代的天文觀測也非常發達,在一五九六年的檔案文獻中也有描述。但是由於當時只記錄了出現的星官,因而難以確認。 

正因為米拉的亮度的變化,因此對它的距離的估計並不是很精確。

早期的估計是約二百廿光年,後來有資料認為是四百一十七光年。 

值得一提的是,在現代天文學體系中,米拉是長周期的「 米拉變星 」的「樣本」恆星,它和其他已知道的六千多顆都是紅巨星。 

有助研究恆星死亡過程

在幾十億年前,米拉是與我們的太陽一樣的恆星。米拉耗盡了核心的氫燃料之後,繼而開始燃燒核心外圍的氫氣層。這不僅使星體亮度大增,同時體積也開始膨脹。由於體積膨脹太快,內部燃燒發光跟不上,結果造成表面溫度的降低,從而呈現紅色。漸漸的,米拉會將它所有的氣體物質拋出,變成一顆白矮星。 

米拉約從大約三萬年前開始噴發物質,進入漫長的恆星死亡歷程。

同時,由於米拉高速在宇宙中飛行,於是它拋出的物質就在它身後留下了長長的尾巴。 

科學家認為,米拉尾巴含有的碳、氧等物質,可能促成新恆星、行星,甚至新生命的誕生。這項發現對於研究太陽等恆星如何死亡、最終誕生新太陽系的歷程有很大助益。 

此外,科學家們還發現,由於米拉高速行進,在它的前方形成了激波。激波主要由熱氣體構成,這些熱氣體也會將米拉拋散在身後的物質加熱,形成紫外線的光。如果不是望遠鏡能進入紫外光區,米拉的尾巴還將隱藏在我們的視線之外。◇

米拉(右端)和它的長尾巴。(NASA)

 

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