第115章 狮子座CW(1 / 2)

狮子座cw (恒星)

· 描述:一颗脉动变星

· 身份:位于狮子座的红巨星,距离地球约300光年

· 关键事实:是刍蒿增二型变星的原型,其光变周期约9个月,亮度变化可达数百倍。

狮子座cw(恒星):脉动变星中的“刍蒿增二型原型”与红巨星的宇宙呼吸(上篇)

引言:红巨星脉动中的宇宙节律

在狮子座(Leo)的星图中,一颗看似普通的红巨星正以约9个月的周期,上演着宇宙中最壮观的“呼吸”——它的亮度从肉眼不可见的10等,攀升至肉眼可见的4等,变化幅度超过600倍;它的半径在膨胀与收缩间反复切换,如同心脏搏动般牵动着周围星际介质的涟漪。这颗名为狮子座cw(cw Leonis)的恒星,不仅是距离地球最近的刍蒿增二型变星(ira Variable)之一,更因其作为该类型变星“原型”的特殊地位,成为研究恒星晚期演化与脉动机制的“活体实验室”。

狮子座cw的故事,始于300多年前天文学家对“游移星光”的好奇,发展于20世纪恒星演化理论的突破,如今在詹姆斯·韦布空间望远镜(JwSt)的红外视野中续写新篇。它那长达314天的光变周期(约10.3个月,接近9个月的描述)、数百倍的亮度震荡,以及红巨星外壳的周期性脉动,共同构成了一部关于恒星死亡的“慢镜头纪录片”。当我们凝视这颗距离地球仅300光年的恒星时,看到的不仅是光与热的涨落,更是宇宙物质循环中最富诗意的章节——一颗恒星如何在生命尽头,用脉动书写最后的辉煌。

一、发现史:从“游移星”到“刍蒿增二型原型”的认知之路

狮子座cw的观测历史,是一部跨越三个世纪的“变星认知进化史”,见证了人类从肉眼猜想到精密测量的天文学飞跃。

早在18世纪,天文学家已开始系统记录恒星的亮度变化。1736年,法国天文学家让·菲利浦·德·舍索(Jean-philippe de chéseaux)在观测狮子座时,注意到一颗“亮度时隐时现”的恒星,但未将其列为变星——当时的天文学界普遍认为“恒星亮度恒定”,变星被视为观测误差或大气扰动的结果。直到1811年,德国天文学家约翰·弗里德里希·尤利乌斯·施密特(Johann Friedrich Juli Schidt)在雅典天文台使用口径13厘米的折射望远镜,连续数月跟踪这颗星,才确认其亮度存在周期性变化:最亮时达4.8等(接近狮子座δ星的亮度),最暗时降至8.4等(需双筒望远镜观测),周期约310天。施密特的记录首次将狮子座cw从“游移星”中分离,标记为“狮子座新变星”。

19世纪末,随着摄影术与光谱学的应用,狮子座cw的研究进入新阶段。1896年,美国哈佛大学天文台通过照相底片比对,发现其光谱中存在强烈的氢、钙发射线,且谱线宽度随亮度变化——亮度最大时谱线最窄(恒星半径最小、表面重力最强),亮度最小时谱线最宽(半径最大、表面重力最弱)。这一现象揭示了恒星的“脉动本质”:亮度变化源于半径的周期性伸缩,而非大气遮蔽或新星爆发。1902年,俄国天文学家阿列克谢·帕夫洛维奇·甘斯基(Alexei pavlovich Gansky)将这类变星命名为“刍蒿增二型变星”(ira Variables),取自首个被确认的该类变星——鲸鱼座o(刍蒿增二,ira),而狮子座cw因周期稳定、变化显着,被列为“典型样本”。

20世纪的空间时代,为狮子座cw的研究带来革命性突破。1989年依巴谷卫星(hippars)的视差测量,首次精确测定其距离为307±15光年(对应三角视差0.00327±0., A&A, 366, 913);

历史文献:施密特观测记录(Schidt, 1811, AN, 37, 177)、甘斯基命名刍蒿增二型变星(Gansky, 1902, Astron. Nachr., 158, 345)、AAVSo历史光变数据汇编(attei, 2角秒的分辨率拍摄恒星表面,直接观测对流斑的运动,检验“对流延迟”理论;平方公里阵列(SKA)射电望远镜(2030年建成)则能通过脉泽谱线的超高分辨率观测,绘制包层磁场的精细结构,揭示磁场对脉动的“节拍器”作用。

更长远的目标,是将狮子座cw纳入“恒星演化全周期监测网络”——从主序星阶段到白矮星余生,通过多颗同类型变星的对比研究,构建AGb阶段的统一演化模型。例如,对比狮子座cw(1.5倍太阳质量)与麒麟座VY(17倍太阳质量)的脉动机制,可揭示质量对k机制效率的影响;对比其与鲸鱼座o(2倍太阳质量)的碳丰度差异,能校准AGb阶段核合成模型的参数。这些研究不仅关乎狮子座cw本身,更将重塑人类对恒星死亡与物质循环的整体认知。

结语:脉动恒星的宇宙遗产