大犬座VY

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VY Canis Majoris
Sun and VY Canis Majoris.svg

太陽與大犬座VY大小比較
觀測資料
曆元 J2000
星座 大犬座
星官
赤經 07h 22m 58.33s[1]
赤緯 −25° 46′ 03.17″[1]
視星等(V) 6.5 to 9.6[2]
7.9607[3]
特性
光谱分类 M3[1]-M5e Ia[4]
B−V 色指数 2.24[1]
变星类型 半規則變星[5]
天体测定
径向速度 (Rv) 49 ± 10[1] km/s
自行 (μ) 赤经:9.84[1] mas/yr
赤纬:0.75[1] mas/yr
视差 (π) 1.78 ± 3.54[1] mas
距离 ~4,900 ly
(~1,500[6] pc)
詳細資料
質量 ~30[7]-40[8] M
半徑 ~1800-2,100[9] R
亮度 ~450,000[10][11] L
溫度 ~3000[11] K
其他命名

大犬座VYVY Canis Majoris,VY CMa)是一顆位於大犬座的紅色特超巨星,距離地球4900光年視星等7.95。據推測,其質量約為30~40倍太陽質量,半徑約有1800~2100倍太陽半徑(8.4到9.8天文單位,直徑達30億公里),超越土星軌道。大犬座VY不僅巨大,光度也有太陽的50萬倍之多,是光度最高的恆星之一,因此也被歸為特超巨星。它和其他大部分出現在聯星多重星系統中的特超巨星不同的是,它是單一恆星。大犬座VY同時也是變光週期約2000日的半規則變星。平均密度是5到10 mg/m3

如果將大犬座VY放在太陽系中心,它的表面位置將會在土星軌道之外;不過也有天文學家認為該恆星半徑應是小得多,大約600倍的太陽半徑,在火星軌道之外[12]

發現與恆星性質[编辑]

大犬座VY首次觀測紀錄是1801年3月7日法國天文學家傑羅姆·拉朗德將它以一顆視星等7等恆星記錄在他的星表中。之後在19世紀研究其光度時認為他的星等在1850年開始下降[13]

自1847年開始已知大犬座VY是一顆深紅色恆星[13]。19世紀的觀測發現大犬座VY有至少六個明亮的分離區域,因此認為它可能是一個多重星。今日我們知道這些明亮區域其實是大犬座VY周圍雲氣的明亮部分。1957年的光學觀測和1998年的高解析度觀測都確認大犬座VY沒有伴星[7][13]

大犬座VY是一顆高光度的M型恆星,表面有效溫度約3000 K,在赫羅圖位於右上角,因此它成為超巨星的過程被認為是相當複雜。而它可能原本是O型主序星[11],質量是30到40 M[7]

距離量測[编辑]

恆星距離可以使用地球繞太陽公轉時產生的視差量測。但是大犬座VY的視差過小,且誤差過大而無法使用此法[14]

1976年查爾斯·拉達(Charles J. Lada)和馬克·里德(Mark J. Reid)在大犬座VY東方15角分處發現了一個分子雲。該分子雲的邊緣有一個明亮的環,在環處有明顯的一氧化碳譜線強度大幅下降,且 12CO 譜線強度上升狀況被觀測到,這兩個狀況可能分別代表分子的破壞和環與分子雲之間有加熱現象。拉達和里德假設分子雲和地球的距離與疏散星團NGC 2362和地球的距離相同,因此星團中的恆星將環中的分子電離了。NGC 2362和地球的距離以顏色-星等圖判定是1500 ± 500秒差距[11]

大犬座VY位於環的一角,因此它可能和分子雲有關聯。此外,分子雲的速度非常接近大犬座VY的徑向速度。這近一步顯示大犬座VY和分子雲以及星團NGC2362相關,這意味著大犬座VY的距離也是1500秒差距[6]

體積[编辑]

從左到右分別是相當於一個畫素大小的太阳手槍星、黃特超巨星仙后座ρ参宿四大犬座VY
太陽系行星與其他知名恆星的比較,包含大犬座VY:
1. 水星 < 火星 < 金星 < 地球
2. 地球 < 海王星 < 天王星 < 土星 < 木星
3. 木星 < 沃夫359 < 太陽 < 天狼星
4. 天狼星 < 北河三 < 大角星 < 畢宿五
5. 畢宿五 < 參宿七 < 心宿二 < 參宿四
6. 參宿四 < 造父四 < 仙王座VV < 大犬座VY

明尼蘇達大學教授蘿勃塔·韓福瑞(Roberta M. Humphreys)預測大犬座VY CMa 的直徑大約是1800到2100太陽半徑[9]。如果將大犬座VY放在太陽系中心,它的直徑將超過土星軌道(約9天文單位)。假設它的半徑是太陽的2100倍,光繞行它一周的時間要8.5小時,而光繞行太陽一周時間為14.5秒。而它的體積相當於7×1015個地球[15]或平均體積為1.05×1037立方公尺。

如果地球是一個直徑1公分球體,太陽是距離117公尺之外直徑109公分的球體,照以上比例換算大犬座VY預測最大直徑大約是2.3公里。

光度[编辑]

2006年蘿勃塔·韓福瑞以大犬座VY的光譜能量分布距離計算它的光度。因為大多數輻射都被恆星周圍雲氣中的塵埃阻擋,韓福瑞的積分計算中把通過整個雲氣的總輻射計算進去,結果是它的光度為4.3×105 L[9][16]

争议[编辑]

大犬座VY爆發時噴出大量氣體[17]

天文学界对大犬座VY的大小有很大的争议,一种观点认为,这颗星是一个巨大明亮的红色特超巨星[9]。而另一种观点认为,它只是一个普通的红巨星,直径只有太阳的600倍[12]

除了體積以外,大犬座VY的光度也是爭議論點。韓福瑞認為可見光測光是不夠的,因為恆星周圍的塵埃會使可見光波長變長而變成紅外線[9]

大犬座VY也出現了如何界定這類巨大恆星「表面」(以及半徑)的問題。它的平均密度是0.000005到0.000010 kg/m3,少於地球海平面大氣密度千分之一。因為恆星密度會隨深度變化(進行核融合的核心密度必須極高),因此恆星表面的密度比經由恆星質量和體積計算出的密度(質量除以體積,球體體積是 4/3 * pi * r3,pi 是圓周率,r 是半徑)甚至是地球高層大氣的密度要低。這代表了在技術上確定恆星半徑的兩難狀況。例如像蟹狀星雲這樣的超新星遗迹就有一個極高密度的「核心」(中子星)和周圍廣達11光年的「大氣層」;而太陽的半徑界定從未將日冕計算進去。這裡更大的問題是太陽的日冕溫度和密度都比大犬座VY的「表面」來得高。而至今尚未建立一個恆星噴發層是否屬於恆星半徑範圍的分界線。

預期壽命[编辑]

大犬座VY目前的狀態非常不穩定,並且將相當大量的物質噴發進入周圍的雲氣。天文學家以哈伯太空望遠鏡觀測後預測它將會在之後10萬年內以極超新星結束生命[18]

理論上極超新星會產生伽玛射线暴,會使星系中部分區域受到破壞,並毀滅附近數光年內的生命;不過目前地球附近並沒有距離近到足以造成威脅的特超巨星。大犬座VY的質量足以形成大質量的黑洞,而且可能性相當高。

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 SIMBAD basic query result: VY Canis Majoris. SIMBAD, Centre de Données astronomiques de Strasbourg. [March 7, 2009]. 
  2. ^ GCVS Query=VY CMa. General Catalogue of Variable Stars @ Sternberg Astronomical Institute, Moscow, Russia. [2010-11-24]. 
  3. ^ 3.0 3.1 Hipparchos catalogue: query form. CASU Astronomical Data Centre. Cambridge Astronomical Survey Unit. 2006 [March 10, 2009]. 
  4. ^ 4.0 4.1 Lipscy, S. J.; Jura, M.; Reid, M. J. Radio photosphere and mass-loss envelope of VY Canis Majoris. The Astrophysical Journal (The American Astronomical Society). June 10, 2005, 626 (1): 439–445. arXiv:astro-ph/0502586. Bibcode:2005ApJ...626..439L. doi:10.1086/429900. 
  5. ^ Monnier, J. D.; Geballe, T. R.; Danchi, W. C. Temporal variations of midinfrared spectra in late-type stars. The Astrophysical Journal (American Astronomical Society). August 1, 1998, 502 (2): 833–846. arXiv:astro-ph/9803027. Bibcode:1998ApJ...502..833M. doi:10.1086/305945. 
  6. ^ 6.0 6.1 Lada, C. J.; Reid, M. The discovery of a molecular cloud associated with VY CMa. Bulletin of the American Astronomical Society (American Astronomical Society). March 1976, 8: 322. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Wittkowski, M.; Langer, N.; Weigelt, G. Diffraction-limited speckle-masking interferometry of the red supergiant VY CMa. Astronomy and Astrophysics (European Southern Observatory). October 27, 1998, 340: 39–42. 
  8. ^ Monnier, J. D.; Danchi, W. C.; Hale, D. S.; Lipman, E. A.; Tuthill, P. G.; Townes, C. H. Mid-infrared interferometry on spectral lines. II. Continuum (dust) emission around IRC +10216 and VY Canis Majoris. The Astrophysical Journal (The American Astronomical Society). November 10, 2000, 543 (2): 861–867. arXiv:astro-ph/0007393. Bibcode:2000ApJ...543..861M. doi:10.1086/317126. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 Humphreys, Roberta. VY Canis Majoris: the astrophysical basis of its luminosity. arXiV. October 13, 2006. 
  10. ^ Monnier, J. D.; Tuthill, P. G.; Lopez, B.; Cruzalebes, P.; Danchi, W. C.; Haniff, C. A. The last gasps of VY Canis Majoris: aperture synthesis and adaptive optics imagery. The Astrophysical Journal (American Astronomical Society). February 10, 1999, 512 (1): 351–361. arXiv:astro-ph/9810024. Bibcode:1999ApJ...512..351M. doi:10.1086/306761. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 Lada, Charles J.; Reid, Mark J. CO observations of a molecular cloud complex associated with the bright rim near VY Canis Majoris. The Astrophysical Journal (American Astronomical Society). January 1, 1978, 219: 95–104. Bibcode:1978ApJ...219...95L. doi:10.1086/155758. 
  12. ^ 12.0 12.1 Massey, Philip; Levesque, Emily M.; Plez, Bertrand. Bringing VY Canis Majoris down to size: an improved determination of its effective temperature. The Astrophysical Journal. August 1, 2006, 646 (2): 1203–1208. arXiv:astro-ph/0604253. Bibcode:2006ApJ...646.1203M. doi:10.1086/505025. 
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Robinson, L. J. Three somewhat overlooked facets of VY Canis Majoris. Commission 27 of the I. A. U., Information Bulletin on Variable Stars (Konkoly Observatory, Budapest). December 7, 1971, (599). 
  14. ^ Pogge, Richard W. Stellar distances. Astronomy 162: Introduction to Stars, Galaxies and the Universe. Ohio State University. October 31, 2006 [March 20, 2009]. 
  15. ^ 假設大犬座VY半徑9.58天文單位時,體積為1.23×1037 m3;地球的體積是1.08×1021 m3,兩者比例是1.14×1016或11.4千兆
  16. ^ Spectrum of massive star VY Canis Majoris. ESA Herschel. [2011-11-15]. 
  17. ^ HubbleSite: Astronomers Map a Hypergiant Star's Massive Outbursts
  18. ^ http://rst.gsfc.nasa.gov/Sect20/A5.html

延伸閱讀[编辑]

  • Kastner, Joel H.; Weintraub, David A. Hubble Space Telescope Imaging of the Mass-losing Supergiant VY Canis Majoris. Astronomical Journal. 1998, 115 (4): 1592–1598. Bibcode:1998AJ....115.1592K. doi:10.1086/300297. 


外部連結[编辑]

天球赤道座標星图 07h 22m 58.33s,−25°46′03.17″