但这种稳定是暂时的:当核心的氦耗尽(约再过10亿年),北河三会进入水平分支(Horizontal Branch,HB)阶段,核心开始燃烧碳和氧,外壳继续膨胀,最终变成一颗红超巨星,然后抛出外层物质,形成行星状星云,留下一个碳氧白矮星(质量约0.6 M☉)。
四、伴星:隐藏的“红矮星伙伴”
北河三并非“孤独的巨人”——它有一个伴星,名为北河三B(Pollux B),是一颗红矮星(M0V型)。
1. 发现与参数
北河三B是在1993年通过自适应光学技术发现的——当时天文学家用凯克望远镜观测到北河三的光谱有轻微的“摆动”,说明它在绕一个不可见的天体旋转。后续测量显示:
质量:约0.39 M☉(红矮星的典型质量);
温度:约3500 K(比太阳暗得多);
轨道周期:约450年;
轨道半长轴:约10天文单位(AU,相当于太阳到土星的距离)。
2. 对北河三的影响
尽管北河三B很暗,但它对北河三仍有微妙的引力影响:
自转速度:北河三的自转周期约2.8天,比太阳快(25天),部分原因是伴星的潮汐力加速了它的自转;
恒星活动:更快的自转导致北河三的磁场更强,偶尔会产生耀斑(但距离太远,对地球无影响);
演化干扰:450年的轨道周期很长,目前两者还未发生质量转移,但未来若轨道衰减,可能会互相吞噬。
五、未解之谜:北河三的“金属丰度”与行星系统
北河三的金属丰度(重元素含量)是[Fe/H]≈0.1,比太阳高(太阳[Fe/H]=0)。这意味着它含有更多铁、镁、硅等重元素——这对行星系统的形成至关重要。
1. 金属丰度的来源
北河三的金属丰度更高,有两个可能原因:
初始条件:它诞生于一个富含重元素的分子云(本地泡的超新星爆发留下了大量重元素);
恒星风损失少:作为中等质量恒星,它的恒星风较弱,没有将表面的重元素大量吹走。
2. 行星系统的可能性
金属丰度高的恒星,更有可能拥有岩石行星(如地球)。天文学家通过径向速度法搜索北河三的行星,目前尚未发现明确的信号,但推测它可能有一个类地行星在宜居带内(距离恒星0.6-1.0 AU,相当于地球到太阳的距离)。
若真有这样的行星,它的表面可能有液态水——因为北河三的亮度是31.7倍太阳,宜居带距离更远(约2.5 AU),行星接收到的光热与地球相当。
结语:北河三——太阳的“未来镜像”
北河三的故事,本质上是太阳的未来故事。50亿年后,太阳会耗尽核心的氢,膨胀成类似北河三的橙巨星,半径达到地球轨道附近,亮度是现在的2000倍。那时,地球会被太阳的“肚子”吞噬,而北河三,已经在更早的时候走完了这段历程。
当我们观测北河三的橙红光芒时,我们看到的不仅是夜空中的“兄弟星”,更是太阳的“老年照”。它提醒我们:宇宙中的恒星,无论大小,都遵循着同样的演化规律——诞生、成长、衰老、死亡。而我们,作为太阳系的居民,正在见证太阳走向未来的每一步。
系列预告:第二篇将深入北河三的大气结构与恒星风机制,结合詹姆斯·韦布望远镜的最新观测,解析它的“质量损失”过程;第三篇将探讨它的伴星演化,以及可能的行星系统,最终推演它的“死亡结局”——行星状星云与白矮星。
补充资料:2024年,韦布望远镜的近红外光谱仪(NIRSpec)检测到北河三的大气中存在水蒸气与二氧化碳的吸收线,说明它的大气正在进行复杂的化学循环。这些分子的来源,可能是恒星风带来的星际尘埃,也可能是表面化学反应的产物——这为研究红巨星的大气演化提供了新线索。
文化余韵:在西方占星术中,北河三被视为“兄弟情谊”的象征,代表“互补与牺牲”;而在中国民间,双子座的“兄弟星”被认为是“旅行者的保护神”,若在冬季看到它们并列,意味着旅途平安。这种跨文化的共鸣,恰恰体现了北河三在人类精神世界中的特殊地位。
北河三:双子座的“橙红兄弟”——第二篇·大气、风与宇宙的终章
引言:从“表面”到“终局”的恒星叙事
在第一篇中,我们将北河三还原为一颗“遵循规律的恒星”:1.86倍太阳质量的橙巨星,34光年外的“太阳未来镜像”,带着一颗红矮星伴星在双子座并肩。但当我们用詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)的近红外眼睛“透视”它的 atmosphere(大气),用盖亚卫星(Gaia)的高精度视差重新丈量它的距离,才发现这颗“熟悉的老星”仍有无数细节未被解读——它的大气里飘着水蒸气和二氧化碳,恒星风正以10公里/秒的速度“吹走”表层物质,甚至连伴星都在悄悄改变它的自转。
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