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昴宿增十二


昴宿增十二，即金牛座28（28 Tau）或金牛座BU（BU Tauri）是一个位于金牛座昴宿星团的聯星系统，距离地球约390光年。虽然昴宿增十二是一颗炙热的B型恒星，光度是太阳的190倍，但由于它在天球的位置接近更加明亮的昴宿七，观星者很难通过裸眼分辨出昴宿增十二。昴宿增十二的自转速度超过水委一，接近恒星的分裂速度。

昴宿增十二
Pleione, 28 Tau

昴宿增十二（红色箭头所指）位于昴宿星团的东部，昴宿七的上方
觀測資料
曆元 J2000
星座 金牛座
星官 昴宿 昴
赤經 03h 49m 11.2161s[1]
赤緯 24° 08′ 12.163″ [1]
視星等（V） 5.048 [1]
特性
光谱分类B8IVpe [2]
U−B 色指数-0.28
B−V 色指数-0.08 [3]
变星类型仙后座γ型变星
天体测定
徑向速度 (Rv)4.4 [1] km/s
自行 (μ) 赤经：18.71 [1] mas/yr
赤纬：-46.74 [1] mas/yr
视差 (π)8.32 ± 0.13[4] mas
距离392 ± 6 ly
(120 ± 2 pc)
绝对星等 (MV)-0.33
詳細資料
質量3.4 [5] M☉
半徑3.2 [5] R☉
亮度190 [5] L☉
溫度12,000 [5] K
金屬量?
自轉329 km/s [6]
年齡1.15×108 年
其他命名
Pleione, 28 Tau, 28 Tauri, BU Tau, BU Tauri, HR 1180, BD+23° 558, HD 23862, HIP 17851, SAO 76229, GC 4587
參考資料庫
SIMBAD资料

昴宿增十二联星系统的主星昴宿增十二A是一颗拥有特别特征的Be星，两个互成角度的周期性变化气体环组成复杂星周盤环境。虽然有对这个联星系统进行研究，但目前对伴星昴宿增十二B的特征所知不多。昴宿增十二是昴宿星团第七亮的恒星，次于昴宿六、昴宿七、昴宿一、昴宿四、昴宿五和昴宿二。

可见性

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昴宿星团在金牛座的位置

昴宿增十二的视星等为+5.05（即V星等），比较昏暗，再加上它距离亮度是其3.7倍的昴宿七僅5角分，很难通过裸眼分辨出来。[注释 1] 从每年的十月份开始，昴宿增十二和其它昴宿星团的成员会于黎明前在东方升起。[7] 而在太阳西落后看到它，则要等到12月份。2月中旬，全球各地除了南纬66°以南外都可以看到昴宿增十二。由于它的赤纬在+24°左右，在北纬66°以北的地区，它是一颗拱極星。4月下旬开始，昴宿增十二可以在暮色中的西方地平线附近短暂看到，之后就和其他昴宿星团的恒星一齐落入地平线。[8]

昴宿增十二是一颗仙后座γ型变星，视星等在4.8和5.5之间变化。[9] 根据变星命名法，昴宿增十二被命名为金牛座BU。SIMBAD天文数据库对其恒星光谱分类为B8IVev型，[1] 但目前很多研究者都认为它的恒星光谱分类应该是B8IVpe。[2][10][11] 光谱类型中的后缀“ev”表示“存在变异的发射光谱”，而后缀“pe”是指“有特异的发射谱线”。在昴宿增十二，“特异的发射谱线”是由恒星抛出的物质组织气体星周盤发射出的。

昴宿增十二到地球的准确距离数值存在激烈的争论。争论是由于衡量距离的不同方法产生，视差测量法是最常用的方法，但光度测定法和光谱测定法也同样取得宝贵的见解。[4][12] 在依巴谷卫星发射之前，昴宿增十二的估算距离约为135秒差距（440光年）。1997年，欧洲太空总署依据依巴谷卫星观测结果出版的依巴谷星表，通过新的视差测量显示，昴宿增十二的距离比原来估算的数据更近，为119±1.0秒差距（388±3.2光年），这也引发了天文学家之间的重大争议。[4][13][14] 有天文学家指出，如果依巴谷卫星的测量结果是准确的话，昴宿星团的恒星将会比类太阳恒星还要昏暗，这将挑战一些有关恒星结构的根本规律。2004年，由哈勃太空望远镜的精細導星感測器对昴宿增十二进行干涉测量，再加上加州理工学院和NASA的喷气推进实验室的研究证实，之前估计的135秒差距（440光年）的距离是准确的。[14] 但是，在2009年发表的一项研究表达了不同意见，文章给出了昴宿增十二的一个新的视差测量值：8.32毫角秒（mas），误差值为0.13mas；即昴宿增十二和地球的距离为120.2±1.9秒差距（392.0±6.0光年）。[4] 以上的距离估算值哪个才是正确的仍然需要未来的研究加以证实，预计在2013年发射的盖亚卫星或许可以成为这次辩论的最终仲裁者。[15]

特性

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1942年，Be星的研究先驱之一——奥托·斯特鲁维称昴宿增十二是昴宿星团中最有趣的一颗恒星。[16] 和其他位于疏散星团的恒星一样，昴宿增十二是一颗蓝白色的B型主序星，表面温度达12000K。[17] 假设它距离地球为120秒差距的话，其辐射光度为190L☉。[5] 昴宿增十二比昴宿星团的其他亮星小，半径为3.2R☉，质量为3.4M☉，[5] 而星团中最明亮的昴宿六半径为10R☉，光度为2400L☉，由此推算是其体积和亮度分别约为昴宿增十二的30倍和13倍。[注释 2]

Be星

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昴宿增十二是一颗典型的Be星，经常被称为是一颗“活动的炙热恒星”。[17] 和其他的典型Be星一样，昴宿增十二是一颗B型主序星，e表示其光谱中有发射谱线（emission lines），而不是像其他大部分恒星一样只有吸收谱线。[18] 发射谱线一般表示恒星被气体所包围，在Be星中，气体通常组成环绕在赤道附近形成星周盘，导致恒星发出电磁辐射不仅源自光球，而且还来自星周盘。因此，对这个气态拱环境最好的几何和运动学解释是“开普勒盘”（开普勒盘通过自身旋转来对抗重力，而不是通过气体压力或辐射压力）。[19][20] 类似这样的星周盘由于物质从恒星表面抛射，有时候又被成为“缩减盘”，和物质不断被吸附至中心体的吸积盘相反。[21]

 
艺术家笔下的天大将军二（英仙座φ）系统想象图。类似昴宿增十二和天大将军二等的典型Be星都拥有一个可能是由于快速旋转而产生的赤道星周盘。[22]

Be星的自转速度非常快，大于200 km/s，产生强烈的恒星风和高的質量流失率，因此在恒星周边形成由气体组成的环状结构。[17] 恒星因为快速旋转而变得高度扁圆。由于视亮度的缘故，目前类似的恒星中被著名的是波江座的一等星水委一。但其实水委一的旋转速度为251km/s，远远低于昴宿增十二的329km/s。[6][23] 因此，昴宿增十二的自转周期为11.8小时，比水委一48.4小时的自转周期要快很多。[注释 3] 相比之下，太阳的自转周期是25.3天。昴宿增十二的自转速度经接近B8V型恒星的分裂速度（370–390km/s），[24] 当然也有自转速度更快的Be星，如杵二（天坛座α）的自转速度达到47km/s，已经处于爆发的边缘。[25]

昴宿增十二之所以独特，是因为它处于三个不同的交替阶段之间：（1）普通B型恒星；（2）Be星；（3）Be壳层星。[5] 这是由于大部分Be星周围的气体盘会出现，然后消失，再重新形成。这些物质由于恒星强大的引力会被吸引回恒星表面，但如果它们拥有足够的能量，就可以逃逸到太空中形成恒星风。[20] 有时候，Be星会形成多重气体环或“缩减环”，这些环拥有各自的演化，制造出复杂的星围动态环境。[11]

 
艺术家笔下的杵二（天坛座α）想象图， 杵二的自转速度太快使得恒星处于分裂边缘，通过两极形成恒星风抛射损失物质。[25]

由于这样的动态变化结果，昴宿增十二具有一个显著的长期光度和光谱的变化周期，时间约为35年。[11] 在过去100年中，昴宿增十二显示出显著的阶段变化：Be星阶段（至1903年），B型星阶段（1905年至1936年），Be壳层星阶段（1938年至1954年）和另一个Be星阶段（1955年至1972年）。[24] 1972年开始，昴宿增十二进入Be壳层星阶段。恒星在光谱中出线很多壳层星吸收谱线，同时亮度也在1971年底开始降低。1973年底恒星亮度到达最暗，之后逐渐变亮。1989年，昴宿增十二再次进入Be星阶段并持续至2005年。[11]

导致昴宿增十二最近一次阶段改变的气体环形成于1972年。[11] 但是耐人寻味的是，对昴宿增十二长期偏振观测表现其偏振角度发生了变化，这也为环的轴空间运动提供直接的证据。[26] 由于昴宿增十二拥有一颗轨道非常近的伴星，偏振角的变化被归因于由伴星对环产生的岁差（摆动），岁差周期大约为81年。[26]

从2005年到2007年间对昴宿增十二最新的光度和光谱观测表明恒星周围已形成一个新的赤道环，从而形成双气体环现象。[11][26] 两个气体环的角度不同：新形成的气体盘倾角在60°左右，而原有的气体盘倾角在30°左右。这种错位的双盘状结构之前从来没有在Be星周围发现过。因此，昴宿增十二为观测新气体盘的形成过程和双气体盘之间的互动过程提供了一个难得的机会。[11][26]

恒星系统

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目前已知昴宿增十二是一个散斑成像联星系统，但其轨道参数目前仍然没有被完全确定。[10] 1996年，一个由日本和法国天文学家组成的研究小组发现昴宿增十二是一个单线光譜聯星，轨道周期为218.0天，偏心率高达0.6。[11][27] 在華盛頓雙星目錄中，昴宿增十二的两颗组成星的角距离为0.2角秒，假设恒星距离地球120秒差距，即两颗组成星的实际距离为24天文单位。[28]

民俗影响

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法国画家古斯塔夫·多雷的作品，描绘普勒俄涅为俄刻阿尼得斯宁芙女神。

神话

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主条目：普勒俄涅

昴宿增十二在西方被称为Pleione，即普勒俄涅。她是俄刻阿尼得斯宁芙，提坦俄刻阿诺斯及忒提斯的三千位女儿之一。[29][30] 宁芙（Nymph）是希腊神话中的自然精灵，而俄刻阿尼得斯是水的精灵。[31] 虽然被认为是较次要的神灵，她们仍然被尊崇为自然世界的保护者。每一个俄刻阿尼得斯都是某特定水域的守护神，海洋、河流、湖泊、泉水甚至云，或者是其他相关的物质。普勒俄涅是海之宁芙，提坦阿特拉斯的配偶，许阿得斯姊妹、许阿斯及普勒阿得斯七姊妹的母亲。[32]

命名和词源

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也许是由于和昴宿七太过接近难以分辨，中国古人并没有给这颗恒星命名，直到清代的星表《仪象考成》才被增补入西方白虎七宿中昴宿的昴星官第十二星，这也是昴宿增十二名字的来由。《史记·天官书》：“昴曰髦头，胡星也，为白衣会。”其直接含义是指中国西部地区的少数民族，他们披发作战，被称为髦头，是勇武的象征。由于昴宿位于西方白虎，所以又被古代星占家当做是西方白虎头上的长毛。[33]

当对昴宿星团的恒星进行命名时，星团东面的一对恒星被命名为Atlas（阿特拉斯，即昴宿七）和Pleione（普勒俄涅，昴宿增十二），而星团其他七颗亮星则以普勒阿得斯（Pleiades）七姊妹的名字命名。而Pleiades被古罗马诗人瓦勒里乌斯·弗拉库斯（Gaius Valerius Flaccus）当做整个星团的名字（现在昴宿星团的西方名字就是Pleiades），而意大利天文学家里西奥利（Giovanni Battista Riccioli）则称昴宿增十二为“母亲普勒俄涅”（Mater Pleione）。[34]

现在对Pleione和Pleiades这两个词的词源有三种主流的不同意见。第一种是两个词都是来源自希腊词语πλεῖν，意思是“航行”。[34][35] 这种说法似乎是可信的，因为古希腊是一个航海文明社会，而普勒俄涅是海之宁芙。因此普勒俄涅有时又被当做为“航海皇后”，而她的女儿们也有类似的称谓。而且昴宿星团出现的时间刚好是在古代适合航行季节的夜晚，在昴宿星团清楚可见的夜晚水手们才能很好地辨别航行方向，从而避免遭遇不幸。[32] 另一种说法是这两个词来源于希腊词语Πλειόνη[30]，意思是“多”、“满”。这个解释刚好和《圣经》对昴宿星团的称呼Kīmāh和阿拉伯人对昴宿星团的称呼Al Thurayya相对应。[34] 事实上，普勒俄涅曾经被算作Epimelides（牧场宁芙）的一个，掌管动物的繁殖，因此她的名字有“增加数量”的意思。[36] 第三种说法是来源自古希腊词Πελειάδες，即鸽子。这种说法来自七姊妹的神话，她们为了摆脱猎人俄里翁无休止的追求，而恳求宙斯将她们变成一群鸽子，飞越天空。[37]

现代文化

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1955年，由Time-Life出版的自然类畅销书《我们生活的世界》（The World We Live In）中有一张昴宿增十二的想象图，标题为“紫色的昴宿增十二”（Purple Pleione）。[38] 这张插图由著名的空间艺术家邦艾斯泰绘制，对插图的解释文字写道：“紫色的昴宿增十二，位于我们熟悉的昴宿星团，它的旋转非常快，变成扁平的飞碟形状，并抛射出暗红色的氢气环，这些气体围绕在恒星的赤道，掩盖了它发出的紫色光。”

由于在神话传说中，普勒俄涅和航行以及兰花有关联，以此昴宿增十二在西方经常和风度、速度和优雅等联系起来。一些被设计得很好的赛艇都会被命名为Pleione，[39][40] 而2004年落成的上海东方艺术中心也以蝴蝶兰为灵感。[41] 美国说唱音乐家Fat Jon在他2007年发行的专辑Hundred Eight Stars中有一个曲目是献给昴宿增十二。[42]

注释

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  1. ^ 昴宿七和昴宿增十二的亮度比可以通过视星等计算公式得出，昴宿七的视星等（ ）为3.62，昴宿增十二的视星等 （ ）为5.05，因此亮度比为： 
  2. ^ 昴宿六的体积（VA）和昴宿增十二的体积（VP）可以通过体积计算公式来确定，假设每颗恒星都是近似球体：
    VA ≈ 4⁄3π × 103 ≈ 4,188.79 V太阳
    VP ≈ 4⁄3π × 3.23 ≈ 137.26 V太阳
    因此，昴宿六和昴宿增十二的体积比 ≈ 4,188.79 ÷ 137.26 ≈ 30.52
    昴宿六和昴宿增十二的亮度比为：
    2,400L☉ ÷ 190L☉ = 12.63 ≈ 13
  3. ^ 水委一的自转周期（TA）和昴宿增十二的自转周期（TP）可以由恒星的半径（以太阳半径为单位）乘以太阳的半径（千米为单位）算出恒星的具体半径，由此得出恒星的圆周长，再除于恒星的自转速度得出，即：
    TA = 10 R☉ × 696,000 km × 2 × π ÷ 251 km/s ÷ 3,600 ≈ 48.4小时
    TP = 3.2 R☉ × 696,000 km × 2 × π ÷ 329 km/s ÷ 3,600 ≈ 11.8小时

参考资料

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