02　天狼星

2.1 為什么說天狼星是夜空中最亮的星？

銀河系之旅的第二站，我們要拜訪的是與地球相距8.6光年的天狼星（圖2.1）。

之所以要游覽天狼星，最重要的理由是，它是夜空中最亮的星。或者說得更準確一點，它是夜空中除太陽以外最亮的恒星。

為什么說天狼星是夜空中最亮的星呢？為了解釋其中的道理，我需要先給你科普一個非常重要的天文學概念：星等。

顧名思義，星等就是天上星星的等級。它所標定的，是這些星星的明暗程度。

世界上第一個提出星等概念的人，是古希臘大天文學家喜帕恰斯（圖2.2）。你或許沒聽說過這個人，但你一定聽說過他的數學貢獻。我們在中學學到的各種三角函數，比如正弦、余弦、正切、余切，就是他最早提出的。正因為如此，喜帕恰斯也被后人稱為“三角學之父”。

由于在數學知識上具有巨大的優勢，喜帕恰斯很快就從同時代的天文學家中脫穎而出。靠著自己發明的三角學的錘子，他成功砸扁了不少天文學上的硬釘子。比如說，他精確計算了月球和太陽的運動軌跡，從而成為歷史上第一個能夠準確預言月食和日食的人。再比如說，他最早注意到歲差的現象，從而發現地球的自轉軸在緩慢偏移。

公元前135年，喜帕恰斯發表了歷史上的第一張星表。這張星表給出了1000多顆恒星在天球面上的具體方位。為了標記這些恒星的明暗程度，喜帕恰斯把這些恒星分成了6個等級，1等星最亮，6等星最暗。按照這個分類，1等星的亮度恰好是6等星亮度的100倍。

后來的天文學家們進一步推廣了星等的概念。星等的數字已不再局限于喜帕恰斯定義的正整數，也可以是小數或負數。這個數字越小，與之對應的天體亮度就越大。更重要的是，隨著星等的減小，天體的亮度會等比例變大。如果一個天體的星等比另一個天體小5，那么它的亮度就是另一個天體的100倍；如果一個天體的星等比另一個天體小1，那么它的亮度就是另一個天體的2.512倍。

光說星等的定義有點太抽象，我來舉幾個例子，好給你一個直觀的印象。在天文學上，人們把織女星的星等定義為0。作為對照，太陽的星等是-26.74，滿月的星等是-12.90，金星最亮時的星等是-4.89，木星最亮時的星等是-2.94，而天狼星A的星等是-1.47。也就是說，天狼星是除太陽、月球、金星和木星以外，全天空亮度排第五的天體。

需要強調的是，上面列出的各種天體的星等，其實是它們的“視星等”，也就是在地球上感受到的這些天體的星等。但視星等并不能反映各種天體的真實亮度。原因很簡單：近處的天體看起來會比較亮，而遠處的天體看起來會比較暗。

為了評估各種天體的真實亮度，天文學家們又提出了“絕對星等”的概念。絕對星等的定義是，把一個天體放在離地球10秒差距⁽¹⁾遠的地方后所觀測到的星等。知道了一個天體的視星等以及它與地球之間的距離，就可以算出它的絕對星等。如果兩個天體的絕對星等相差5，那么它們的真實亮度（也叫絕對亮度）就相差100倍。

雖然天狼星的視星等比太陽的大，但是它的絕對星等比太陽的小。因此，天狼星本質上比太陽更亮，其絕對亮度是太陽的25倍。

正是由于自身的絕對亮度比較大，再加上離地球的距離比較近，這才讓天狼星成為夜空中最亮的星。

由于天狼星特別明亮，人類早在古埃及時代就已經注意到它了。但到19世紀中葉，才有人發現天狼星并不是一顆單獨的恒星，而是一個雙星系統。這個人就是德國天文學家弗里德里希·貝塞爾（圖2.3）。

貝塞爾的人生經歷相當傳奇。因為家道中落，他14歲輟學，跑到一家海運公司去當學徒。在那里，他開始自學航海學。不久之后，為了更好地測量地球的經度與緯度，他又開始自學天文學。

20歲那年，沒受過正規教育、名不見經傳的貝塞爾橫空出世。他發表了一篇研究哈雷彗星運動軌道的論文，以高超的數學技巧，讓計算彗星軌道的傳統方法得到了極大的簡化。這篇論文讓他在天文學界聲名鵲起。5年之后，他一步登天，成為柯尼斯堡天文臺的首任臺長。

換句話說，貝塞爾只用了11年的時間，就完成了一個失學少年到一個天文臺臺長的華麗蛻變。

言歸正傳。1844年，貝塞爾發現天狼星有一個詭異之處：它的實際位置與理論預言經常會出現一定的偏移，而且這個偏移還忽左忽右、飄忽不定。

這種狀況與我們在太陽系之旅中講過的人類發現海王星的情況非常相似。要想解釋這種奇怪的現象，總共有兩種思路：①假定牛頓的萬有引力定律存在問題，并對它進行修改；②假設在那個行為詭異的天體旁邊，還有一個以前沒發現的天體。

貝塞爾選擇了第二種思路。他推測天狼星并不是一顆單獨的恒星，而是一個雙星系統。這意味著，在明亮的天狼星旁邊，還有一顆比較暗的伴星。為了便于理解，你可以把天狼星想象成一個翩翩起舞的人，正和一個不起眼的舞伴在互相旋轉。

10多年后，貝塞爾的猜想得到了證實。1862年，一個名叫阿爾文·克拉克的美國商人，在調試自己公司新生產的一架望遠鏡的時候，非常意外地發現了天狼星的伴星。為了便于區分這一明一暗的兩顆天狼星，人們就把那顆明亮的稱為了天狼星A，而把那顆暗淡的稱為了天狼星B。

最后再講一個目前尚無定論的研究。早在19世紀末，就開始有人懷疑天狼星并不是一個雙星系統，而是一個三星系統。換句話說，他們認為在天狼星A和天狼星B的周圍，還有一顆質量更小、更昏暗的恒星。100多年過去了，這種懷疑并沒有隨風而逝。比如說，1995年就有人發表了一篇論文，宣稱天狼星A的運動軌跡依然存在異常；要想解釋這種異常，需要假設在天狼星A的周圍還環繞著一個質量約為太陽質量6%的恒星。這篇論文后來被人找出了漏洞。目前天文學界的主流觀點是，沒有發現天狼星雙星周圍存在另一顆恒星的證據。所以天狼星是否擁有第三顆恒星，還需要未來進一步的探索。

我們已經介紹了天狼星的一些基本情況。2.2節，我們將更進一步介紹人類如何揭開恒星的演化之謎。