2009年8月3日 星期一

觀天入門:參宿四及紅巨星

肉眼觀察及記錄參宿四(Betelgeuse)的亮度變化,愈頻繁愈好。肉眼觀察及記錄其它易於見到的、相類似的紅巨星(非周期變星和類周期變星)的亮度變化,愈頻繁愈好。

參宿四是天空中「紅色」恆星(其實是金橘色)當中最亮的,也是最紅的恆星,它也可能是肉眼可見的變星中最大的一個。由於這些特色,加上參宿四位於著名的獵戶座(Orion)的肩上,(獵戶座常被稱為冬天的帝王),你或許會認為參宿四有時候會發生的亮度顯著變化應該會被人們仔細觀察及記錄下來。其實未必!

有一篇文章登在知名天文雜誌上,非常值得閱讀的,艾許布魯克(Joseph Ashbrook)記錄了參宿四在大部份的時間,亮度都是緩緩變化,但有時候卻在短暫時間內亮度迅速顯著變化。例如,在1957年2月的兩個星期之中,參宿四的亮度顯著的上升了0.4等,然後又落回來。艾許布魯克所記錄的亮度極大值是在1937年的負0.1等,亮度極小值是在1975年的1.1等。

當然,你會發現要正確估計及記錄參宿四的亮度並不是那麼容易,因為它是如此明亮,天空中可用來比較的恆星並不多,而且可能距離它很遠。因此你必須仔細記錄觀測時間、用了那些恆星來比較、它們的高度(仰角),這樣你才能計算恆星在不同高度時因大氣消光(觀天習題卅二)所降低的星等。你也要注意因為月光及城市光害對恆星的亮度的影響,它們通常是不均勻的,天空中不同的區域有不同的減弱程度。觀天習題八和五十九可以幫助你判斷在不同的時間及地點,月光及城市光害對恆星亮度的減弱效果。不過,如果你能在同一個晚上不同的時間觀察許多次,參考不同的恆星,你的估計值就應該夠準確了。

對心宿二(Antares)來說,要找到合適用來比較的恆星比參宿四還難,但比以下所列的其它較暗的紅色恆星卻還是容易多了。這些紅巨星都是非周期(Irregular)變星或類周期(Semiregular)變星,意思是它們都會發生突然的光耀,但還是希望能從變化中歸納出某種規律。以下列出一些紅巨星和它們的亮度變化範圍及周期:

參宿四,亮度變化由-0.1~+1.5等,主周期約5.7年,次周期約150~300天。參考恆星包括:五車二(0.08)、參宿七(0.12,但亮度也會略為變化)、南河三(0.38)、畢宿五(0.85)、北河三(1.40)、北河二(1.59)、參宿五(1.64)。

心宿二,亮度變化的研究文獻不多,一般的變化範圍勉強可觀察到,由0.86~1.06等,極暗時只有1.8等。周期約4.75年。參考恆星包括:河鼓二(0.77,即牛郎星)、角宿一(1.00,但亮度也會略為變化)、天津四(1.26)、天蠍座λ(1.62)、人馬座ε(1.26)。前三個最常用來比較的恆星,都離心宿二很遠。

帝座,亮度極值變化範圍3.0~3.9,非常非常粗略的周期約90天,大周期可能為6年。

,亮度變化約由3.3~3.9(有時再暗一點),周期約233天。

英仙座ρ,亮度變化約由3.3~4.0,周期約33~40天,大周期約3.5年。附近有一顆最有名的變星:大陵五

仙王座μ,亮度變化約由3.7~5.0,周期約100天,非常粗略的大周期約755天。估計還有一個更長的周期,可能為12.8年。

問題

一、目前你可以觀察到的變星的亮度為何?它們在本周或本月是否亮度發生變化?變化多大?

二、你能不能歸納出這些變星的周期?你的觀測記錄和前面提供的統計數據是否符合?

三、比較你和你的朋友在估計這些紅巨星(例如參宿四)的亮度以及白色恆星或藍色恆星的亮度時,你們當中是否有人對紅光特別敏銳?

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