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北落师门

南鱼座中最明亮的恒星，也是南天夜空中最明亮的恒星之一
此条目介绍的是恒星。关于系外行星，请见“北落师门b”。

北落师门（Fomalhaut），也称为 南鱼座α（α Piscis Austrini，缩写为α PsA），是南鱼座中最明亮的恒星，也是夜空中最明亮的恒星之一。根据依巴谷卫星的观测结果，北落师门属于A型主序星，距离太阳约25光年（7.7秒差距） [11]。自1943年起，此恒星的光谱一直被用作其它恒星分类的基准[12]。北落师门和织女星类似，会发出过量的红外线辐射，表明该星被星周盘环绕着[13]。北落师门、K型主序星南鱼座TW（北落师门 B）和M型红矮星LP 876-10（北落师门 C）共同组成三合星系统，伴星彼此之间相距约8度。[14]。

北落师门

DSS拍摄的北落师门影像。视野为 2.7×2.9 度
创建者：NASA、ESA、和DSS（Digitized Sky Survey 2）。
感谢：Davide De Martin (ESA/Hubble)。
观测数据
历元 J2000      分点 J2000
星座 南鱼座（北落师门A+B） 宝瓶座（北落师门 C）

pronounce=/ˈfoʊməl.hɔːt/, /ˈfoʊməlɔːt/, /foʊməlˈhɔːt/

北落师门
赤经 22h 57m 39.0465s[1]
赤纬 −29° 37′ 20.050″[1]
星等 (V) 1.16[2]
南鱼座TW
赤经 22h 56m 24.05327s[1]
赤纬 −31° 33′ 56.0351″[1]
星等 (V) 6.48[3]
LP 876-10（宝瓶座）
赤经 22h 48m 04.47s[4]
赤纬 -24° 22′ 07.5″[4]
星等 (V) 12.618[4]
特性
光谱分类A3 V / K5Vp / M4V[4][5]
U−B 色指数0.08 / 1.02 / ?[6]
B−V 色指数0.09 / 1.10 / 1.683[4][6]
变星类型None / 天龙座BY / ?
天体测定
北落师门
径向速度 (Rv)+6.5 km/s
自行 (μ) 赤经：+328.95[1] mas/yr
赤纬：−164.67[1] mas/yr
视差 (π)129.81 ± 0.47[1] mas
距离25.13 ± 0.09 ly
(7.70 ± 0.03 pc)
绝对星等 (MV)1.72[7]
南鱼座TW
径向速度 (Rv)+6[3] km/s
自行 (μ) 赤经：−331.11[1] mas/yr
赤纬：−158.98[1] mas/yr
视差 (π)131.42 ± 0.62[1] mas
距离24.82 ± 0.09 ly
(7.61 ± 0.04 pc)
绝对星等 (MV)7.08[7]
详细资料
北落师门
质量1.92±0.02[7] M☉
半径1.842±0.019[7] R☉
表面重力 (log g)4.21[8]
亮度16.63±0.48[7] L☉
温度8,590[7] K
金属量 [Fe/H]−0.03[9] to −0.34[10] dex
自转速度 (v sin i)93[8] km/s
年龄(4.4±0.4)×108[7] 年
南鱼座TW
质量0.725 ± 0.036[5] M☉
半径0.629 ± 0.051[5] R☉
亮度0.19[7] L☉
温度4,711 ± 134[5] K
自转速度 (v sin i)2.93[5] km/s
年龄4.4 × 108[7] years
其他命名
参考数据库
SIMBADAC
AB
A (Fomalhaut)
B (TW PsA)
C (LP 876-10)
planet b
系外行星数据库（英语：Exoplanet Archive）资料
ARICNSA (Fomalhaut)
B (TW PsA)
系外行星百科资料

北落师门在系外行星的研究中具有特殊意义：北落师门是第一个以可见光谱成像得出可能有系外行星（称为北落师门 b，后称“大衮”）的恒星系统。现有数据和新数据的分析表明大衮其实不是行星，而是由一次碰撞导致的尘埃盘，其影像于2008年11月在《科学期刊》上发表。北落师门是已知具有行星系统的第三亮星（从地球观测），仅次于太阳和北河三。

命名

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北落师门（α Piscis Austrini）在拜耳命名法的拉丁名称是 Alpha Piscis Austrini；它在佛氏命名法的名称是南鱼座24。在托勒密的古典天文学时期，南鱼座是宝瓶座的一部分。在1600年代，约翰·拜耳将它分割出来成为南鱼座。约翰·佛兰斯蒂德依据托勒密的星座，在1725年另外命名它为宝瓶座79。目前的名称反映了现在的共识，依据拜耳决定的版本，将这颗星归属于南鱼座[15]。 根据多星系统的命名规则，北落师门、南鱼座TW、LP 876-10这三颗星分别被命名为北落师门A、B、和C[16] 。在此处发现的行星被命名为北落师门b。

这颗恒星的传统名称源自Fom al-Haut，是来自科学的阿拉伯文 فم الحوت‎ fam al-ḥūt (al-janūbī)，意思是 "南方之鱼的嘴"（照字义是鲸鱼的嘴："mouth of the whale"，出自托勒密翻译的标签上[17][18]）。在2016年，国际天文学联合会的IAU恒星名称工作组（WGSN）[19]为恒星的固有名称标准化并建立目录。WGSN的第一份公告在2016年7月发布[20]，表中包括前两批核定的名称，其中就有北落师门的名称： Fomalhaut。

在2014年7月，国际天文学联合会（IAU）发动为一些系外行星命名的程序[21]，这些程序包括公开提名和投票选出新名称[22]。 在2015年12月，IAU宣布北落师门b的新名称是大衮（Dagon）[23]。

获胜的名称是由美国明尼苏达州圣云市（英语：St. Cloud, Minnesota）的Todd Vaccaro提出（St. Cloud State University Planetarium（页面存档备份，存于互联网档案馆）），经由IAU审议参与投票[24]。大衮是闪米特人的神，造型是半人半鱼[25]。

北落师门A

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阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）拍摄的北落师门与周遭的尘埃环[26]。

北落师门位于天球赤道南方，赤纬−29.6°，因此最佳的观测场所在南半球。然而，它不像十字架二、南门二和老人星那么偏南，这意味着在北半球的大部分场所还是可以看见北落师门。它的纬度比天狼星还要更南，接近心宿二的纬度。在40°N，北落师门出现在地平线上的时间可以达到8小时，高度也可以到达20°；在几乎相同时间升起的御夫座五车二，则可以出现在地平线上长达20小时。在英格兰，这颗星因为非常靠近地平面，视亮度从未超过2.2等；在阿拉斯加南部或斯堪的纳维亚则从来不会升到地平线之上[27]。事实上，在北半球可见的飞马座四边形的西侧（面向南方的右手边）就指向北落师门。将室宿一（飞马座α）与室宿二（飞马座β）的连线，向南方延伸约45˚ ，就可以看见北落师门，而且中间完全没有亮星[28]。

性质

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北落师门是一颗年轻的恒星，多年来认为他的年龄在1至3亿岁之间，潜在的寿命是10亿年[29][30]。在2012年的研究指出它的年龄应该已有440±40 百万年；表面的温度约为8,590 K（8,320 °C）。北落师门的质量大约是太阳的1.92倍，亮度则是16.6倍，甚至更高，直径约为太阳的1.84倍[7]。

与太阳比较，北落师门是贫金属星，这意味着除了氢和氦之外，其它的元素的百分比都较低[8]。金属量通常是通过对光球中铁的相对于氢的丰度来决定。1997年，光谱学的研究测量的值相当于太阳丰度的93% [9][nb 1]。1997年对被认为是其物理伴星，邻近的南鱼座TW的研究，假设应有相同的金属量，但推断出的值是78%[7][31]。在2004年，北落师门的恒星演化模型给出的金属量是79%[8]。最后，在2008年，光谱测量的值明显的降低，只有46%[10]。

北落师门被宣称是属于北河二移动星群的16颗恒星之一。这是一个恒星的集团，它们在空间中有着相同的运动，并被宣告有物理上的关联性。这个星群的其它成员包括北河二和织女星。估计这个移动星群的年龄为200±100 百万年，并源自同一位置[29]。最近的研究发现，所谓北河二移动星群的成员不仅有很大的年龄范围，而且运动的速度也大不相同，可能是在遥远的过去曾经有关联性。因此，这个动力学群组的"成员" 与北落师门在年龄上是无关的[14]。

尘埃盘和行星

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阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）拍摄的北落师门尘埃环[32]。
 
围绕着恒星的尘埃环。
 
围绕着北落师门的尘埃环显示出行星的位置 －影像来自
哈伯太空望远镜的日冕仪。
（2013年1月8日，NASA）。
北落师门被好几道尘埃环环绕着。

北落师门的尘埃盘分为数层。内层离恒星0.1天文单位，由高碳小颗粒（直径10-300nm）构成。其次是颗粒较大的圆盘，内缘与恒星相距0.4-1天文单位。最内部的盘目前还未能解释[13]。

最外层的盘位于133 AU（1.99×1010 km；1.24×1010 mi）环面有着非常陡急的内缘，全部从边缘倾斜24度[33][34]，尘埃带分布的宽度大约25天文单位。盘面的几何中心与北落师门偏移大约15 AU（2.2×109 km；1.4×109 mi）[35]。盘面有时被称为"北落师门的古柏带 "。北落师门的尘埃盘被认为是原行星盘[36]，并且放出相当大的红外线辐射。测量北落师门的旋转显示，这个盘面如同恒星和行星形成的理论所预测，位于恒星的赤道平面[37]。

在2008年11月13日，天文学家宣布发现了一颗被认为是太阳系外行星的天体，其轨道在外层的尘埃环内。这是第一颗由哈伯太空望远镜在可见光的观测下捕捉到的太阳系外天体[38]。从这个盘面有着陡急的内缘，早就怀疑有一颗行星存在这个椭圆形盘面的内侧边缘[39]。这颗行星（北落师门b）的质量估计不会超过木星质量的三倍，而至少是海王星的质量[40]。有迹象显示，行星的轨道的拱点未与尘埃盘对齐，这可能有额外的行星影响到尘埃盘的结构[41]。

然而，多镜面望远镜（MMT Observatory）使用M-波段拍摄的影像，强烈的显示气态巨行星存在的极限在40天文单位处[42]，同时史匹哲太空望远镜的影响显示北落师门b更可能只是尘埃云[43]。在2012年，两个独立的研究证实，北落师门b确实存在，但它被尘埃所笼罩，所以它可能是一个受到引力约束的碎石推积物，而不是颗完整成形的行星[44][45]。

赫歇尔太空望远镜的北落师门影像显示，在外侧的尘埃带中存在着大量蓬松的微米尺度大小的尘埃颗粒。由于这样的颗粒会因为受到恒星辐射压力，在短时间尺度下就会从系统中被驱离，所以这表明有星子不断的碰撞恒定的补充这些尘埃粒子。颗粒的蓬松形态显示起源于彗星，估计碰撞的程度相当于每天2000公里大小的彗星[46]。

阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列对这颗恒星的观测指出，系统中有两颗行星存在，但它门的轨道半径没有一颗是与哈伯太空望远镜发现的北落师门b有关[47]。

如果有额外的行星存在于4-10天文单位之间，它们的质量必然在20 MJ以内；如果在2.5天文单位，则是30 MJ[48]。

北落师门的行星系[13][49]
成员
(依恒星距离) 		质量 半长轴
(AU) 		轨道周期
(天) 		离心率 倾角 半径
内侧热盘 0.08 — 0.11 AU — —
外侧热盘 0.21–0.62 AU 或 0.88–1.08 AU — —
10 AU 带 8 — 12 AU — —
中间尘埃带 35 — 133 AU — —
b （大衮） ? MJ 177±68 ~1700 0.8±0.1 −55° —
主带 133 — 158 AU −66.1° —
主带外晕 158 — 209 AU — —

北落师门B（南鱼座TW）

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又称为南鱼座TW，与北落师门与相距0.28秒差距（0.91光年），属K4型主序星，因空间速度与北落师门一致（0.1±0.5 km/s），被认为是绑定在一起的伙伴。最近对南鱼座TW的研究，估计年龄为4.0±0.7 亿年，与北落师门修正后的年龄（4.5±0.4 亿年）非常吻合，进一步的认为这是一对物理联星[7]。

南鱼座TW的名称是天文学为变星命名的名称。北落师门B是一颗属于天龙座BY型变星的闪焰星，它变光的范围在视星等6.44至6.49之间，周期超过10.3天。虽然它比太阳小，但是一颗相对较大的闪焰星。多数的闪焰星是M型星。

北落师门C（LP 876-10）

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主条目：北落师门C

LP 876-10也与北落师门系统相关联，使其成为三合星。在2013年10月， Eric Mamajek和共同合作者近星研究会宣布，先前已知的高自行星LP 876-10，其距离、速度和色-光位置都与北落师门系统的另一成员一致 LP 876-10最初在1979年被编目在鲁坦（Willem Jacob Luyten）的高自行天体目录自行星表（NLTT）中；然而，最近才做了精确的三角视差和径向速度的测量。LP 876-10是一颗红矮星，恒星光谱为M4V，与北落师门A的距离比南鱼座TW更远 －在天球上与北落师门A的距离大约5.7°，并且位于相邻的宝瓶座，而北落师门A和南鱼座TW都位在南鱼座。它目前与北落师门A的距离约为0.77秒差距（2.5光年），与南鱼座TW（北落师门B）的距离约为0.987秒差距（3.22光年）。 LP 876-10位在北落师门系统的潮汐半径， 1.9秒差距（6.2光年）的距离内。虽然LP 876-10本身已经被编入华盛顿双星目录（称为"WSI 138"），但在Mamajek等研究的影像、光谱或天文资料中，都没有接近的恒星伴侣迹象[14]。在2013年12月，肯尼迪等人报告使用来自赫歇尔太空望远镜的红外线影像，发现北落师门C有冰冷的尘埃碎片盘。多星系统拥有多个尘埃盘是极其罕见的[50]。

北落师门C的行星系[50]
成员
(依恒星距离) 		质量 半长轴
(AU) 		轨道周期
(天) 		离心率 倾角 半径
岩屑盘 ~10 — <40 AU — —

词源与文化意义

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在时间的长河中，北落师门有各种各样被北半球许多文化，包括阿拉伯、波斯和中国认可的名称。它标示著公元前2500年的冬至点。它也是埃莱夫西纳崇拜狄蜜特的标志[51]。

  • 汉语中，北落师门的意思是“军营的北门”。因为这颗星是自己孤立在军营北门之外，标示著室宿的一个星官（参见星官）[52]R.H. Allen的作品中拉丁化为“Pi Lo Sze Mun”。[18]。
  • 在波斯，它被称为Hastorang，是4颗王者之星之一[18]。
  • 拉丁名字是ōs piscis merīdiāni, ōs piscis merīdionālis, ōs piscis notii："南鱼的嘴" [18]。
  • 在阿拉伯的口语称为Difda al Auwelالضفدع الأول‎ aḍ-ḍifdiˤ al-’awwal，意思是"第一只青蛙"（第二只青蛙是土司空，也就是鲸鱼座β）[18]。
  • 在澳洲南部的Moporr原住民，它是一个阳刚之人，称为Buunjill[53]。澳洲北方领土的瓦德曼人（英语：Wardaman people）称它为Menggen —白鹦鹉[54]。

根据印第安那自然资源部的资料，在印第安那州安德森附近的土墩州立公园，有几个土墩对准著在秋季这几个月升起的北落师门位置。在1980年，天文学家杰克·鲁宾逊提议，在美国怀俄明州大角国家森林的麦迪幸/麦迪幸山国家史迹标志（英语：Medicine Wheel/Medicine Mountain National Historic Landmark）麦迪幸轮（英语：Medicine Wheel），和加拿大萨斯喀彻尔省，都各自标示了北落师门升起的方位[55]。

在彼得·杰克森导演的影片魔戒上演之后，由于北落师门的岩屑环酷似电影中从远处观看的眼睛，新科学家杂志称它为"伟大的索伦之眼" [56]。

在沃尔特·特维斯的小说，《Steps of the Sun》，主角拜访了北落师门，并且发现（和描述）两颗潜在可居住的行星。在菲利普·狄克的小说《Lies, Inc》（最初名称为《The Unteleported Man》）这一部分，有虚构的行星北落师门IX。娥苏拉·勒瑰恩的第一本科幻小说《罗坎诺的世界（英语：Rocannon's World）》也设定在北落师门系统虚构的行星之上。

USS 北落师门 (AK-22)（英语：USS Fomalhaut (AK-22)）是美国海军的两栖货轮（英语：amphibious cargo ship）。

相关条目

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注解

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  1. ^ 金属量的计算：如果m = [Fe/H]，则北落师门的铁与氢的比值除以太阳的铁与氢的比值由10m给出。

参考资料

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