一楼送给美丽的春季夜空

世上有两件事物能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则,另一件是我们头顶之上灿烂的星空。——康德

没有什么能比仰望星空更加让人体会到生命的渺小和宇宙的宏大了。从古时开始，人类便眺望着无垠的星海，一方面将那些闪烁的繁星用想象力化为神话和传说，预言或启示，另一方面也从未停止用科学的方式观察记录那些神秘莫测的天体，从星图和数据中总结出种种描述天体运行规律，甚至于描述宇宙万物和时空本质的复杂理论。尽管那些繁星对我们来说仍是遥不可及的事物，在时间和空间的尺度上都渺远到难以理解，但对于人类文明来说，无论是在人文领域还是自然科学领域，在生活中还是艺术中，星空始终扮演着重要的角色，照耀着我们前行的道路。

在麻瓜用独属于我们自身的方式研究和理解宇宙的同时，巫师也同样将辉煌的星空融入他们独特的文化之中。很可惜的是，Harry对天文学并不那么感兴趣，所以我们并没有得到多少机会来从他的视角窥探巫师对天文学的研究方法和深度，但想必大家都不会忘记巫师文化中的另一个与星星联系起来的有趣部分——命名。对于巫师来说，名字不仅是一个简单的称呼，更是承载着命运的指引（来自Pottermore上罗琳对巫师命名法的解释），许多纯血家族都会用星名或者星座名来命名，这其中Black家族尤其突出。比如说，Sirius，Regulus，Bellatrix的名称来自恒星系统，Draco，Andromeda，Scorpius，Delphi来自星座名称（这些人无一例外都有Black血统）。不知道大家有没有因为好奇而搜索过自己喜欢的人物名字背后的天体呢？比如说，夜空中最亮的恒星是哪颗？（这可是送分题）Regulus系统包含几颗恒星？Andromeda星系和暗物质研究有什么联系？反正，我是忍不住搜索过很多就是了，也忍不住总想要将这些有趣的信息或者冷知识与他人分享一下。

所以，在这里就允许我这个对于天文学以及天体物理彻头彻尾的门外汉为大家带来点简单的小科普。如果下面的内容有任何错误或者疏忽，还请各位毫不客气地指正。

【Sirius（大犬座α，天狼星）】

Sirius是夜空中最为明亮的恒星，它拥有-1.46的视星等，比其它任何恒星（当然除了我们的太阳之外）都要远远明亮得多。然而Sirius会如此璀璨夺目，并不是因为它本身的亮度超过其它天体，而是因为它距地球的距离极近，只有8.6光年。至于绝对星等，Sirius（准确地说是SiriusA）并不比其它恒星高，比如夜空中第二亮的Canopus（船底座α，老人星）就有着远远超过Sirius的亮度（粗略计算大概是131.8倍）。

在这里，我来简单介绍一下视星等和绝对星等的差别和计算方法。视星等，顾名思义，是用来衡量恒星从地球距离观测时的亮度。而绝对星等则是距恒星特定距离下（10秒差距，也就是32.6光年）所观测到的视星等值。比如说，假设一颗恒星正好距地球32.6光年，那么它的视星等和绝对星等就是同样的数值。星等采用对数表示，星等越低代表亮度越高，两颗恒星星等相差1代表亮度相差100^(1/5)倍，也就是说星等相差5就代表亮度相差100倍。（Sirius的绝对星等是1.42，而Canopus的绝对星等则是-5.71，所以说它们亮度相差131.8倍。喜欢Sirius的人不用为了如此巨大的亮度差异而感到失落，毕竟Sirius还是比我们的太阳要明亮得多的，太阳的绝对星等是4.83，在宇宙中实在是黯淡得不成样子）

我们的太阳系是个单星系统，这在宇宙中其实是少数派。大部分恒星系统都包含多于一颗恒星，而Sirius也不例外，它是个双星系统，包含两颗恒星——SiriusA和SiriusB。我们所看到的亮度基本来自SiriusA，它是颗明亮的主序星，还正处壮年时期，质量为2太阳质量（你看，我们的太阳不仅亮度低，质量也低，在宇宙中简直毫无存在感可言）。SiriusA的光谱为A类型，有着明亮的蓝白色。在夜空无数的繁星之中，它是尤其美丽的一颗。

而SiriusB也曾经是这样一颗蓝白色的明亮恒星，直到它燃烧了自己大部分的质量，成为了一颗白矮星。白矮星是中低质量恒星演化的最后形态，也许我们可以将其比喻为恒星燃烧后的余烬。它们不再进行核聚变，曾经拥有的大部分质量早已被转化为能量，如今只剩下一团密度极高的电子简并物质。但它们仍然闪耀着残存的光泽，那是来自于它们仅剩的热能。我们的太阳也迟早会变为一颗白矮星，不过不用担心，早在那之前地球就会被红巨星阶段的太阳烤焦了。



Sirius系统的双星 （图片来自维基百科）

Sirius位于大犬座（Canis Major），这是个四方规整的区域，在星座划分中实属少见。提到星座，有些人可能会以为星座仅包含那些被连成独特形状的主要亮星，但实际上天文学中提到的星座是囊括我们所熟知的连成标志形状的亮星在内的，天球上的一整片区域。现代天文学将天球划分为88个星座，而这些星座又根据位置，特性和神话传说被归属到不同“家族”之中，比如我们熟知的黄道星座。

大犬座位于南天球，这是个明亮的区域，不仅因为夜空中最亮的恒星Sirius，也因为穿过其间的银河。另外，它还包含几个疏散星团，比如M41。（疏散星团是银河系内的恒星聚集而成的不规则星团）





Sirius还是冬季大三角的一个顶角，另外两个顶角则是Betelgeuse（猎户座α，参宿四）和Procyon（小犬座α，南河三）。Procyon和Sirius很像，都是由一颗主序星和一颗白矮星组成的双星系统。Betelgeuse则是一颗巨大的红超巨星，它足有11.6太阳质量。红超巨星是宇宙中在体积上最为庞大的恒星，它们是大质量的恒星演化的后期阶段，会在几百万年后将自身的氦元素耗尽，在超新星爆发之后坍缩为一颗中子星或者黑洞。




冬季大三角 可以很明显地看到Sirius的显著亮度，和Betelgeuse的明亮红色。在附近还能看到猎户座的腰带。（图片来自Astronomy Trek）

【Regulus（狮子座α，轩辕十四）】

Regulus同样是夜空中的亮星之一，也是狮子座最为明亮的恒星，被称为“狮子的心脏”。它的视星等为1.40，在一等星中是最暗的，但它却具有-0.52的绝对星等，比Sirius还要明亮许多。Regulus的有趣之处在于，它是一个由四颗恒星组成的恒星系统，其中包括两组双星结构。Regulus A是其中一组双星，包括一颗明亮的蓝白色主星（也是Regulus系统的主要亮度来源），和一颗黯淡的伴星，很可能是白矮星。而另一组双星Regulus B/C则是两颗质量很小的恒星，在光谱上分别位于K和M，显出橙红色。

Regulus A的主星是一颗3.8太阳质量的主序星，距地球79光年远，光谱为B型（深蓝白色）。它的特点是有着极快的自转速度（一个自转周期只有15.9小时），这也让它在两极和赤道的热度有着显著差别，两极的亮度足是赤道的5倍，并造就了它独特的扁球面形状。实际上，它的自转速度已经濒临引力所能承受的极限了，如果哪怕再稍快一些，就很可能会分崩离析。所以，能够在夜空中看到这颗稳定闪耀的狮子的心脏，我们还是很幸运的。




Regulus A的主星和太阳的对比图。可以很明显看出它独特的扁球面形状，和两极与赤道的亮度差。

狮子座是我们最为熟悉的星座之一了，因为它是黄道星座之一，而Regulus则正好位于黄道之上。黄道是太阳在天球中运动的轨迹，当太阳运动到狮子座区域时（8月10日至9月15日），Regulus就被太阳的光芒遮挡，变得不可见了。因此如果你想观测Regulus，可别选在秋天哟。狮子座最好的观测时刻是北半球的春季，那时夜空中的亮星虽少，但也让Regulus显得尤其夺目。




狮子座的形状 图中蓝线为黄道线，可以看到Regulus位于黄道之上。

除了Regulus之外，春季夜空的亮星还有Arcturus（牧夫座α，大角星）和Spica（室女座α，角宿一），它们共同组成了春季夜空的大三角。Arcturus也同样是Black家族命名时喜欢使用的恒星，比如说Regulus Black的中间名便是Arcturus。它有着-0.05的视星等，是北天球最为明亮的恒星，但与Regulus不同，它是一颗已经步入暮年的红巨星。红巨星是中低质量的恒星演化的后期阶段（如果是大质量的恒星，就会演化成红超巨星），由于位于恒星核心的氢元素已被耗尽，恒星的内核开始因引力作用收缩，而剩余的氢则在恒星外侧燃烧膨胀，形成巨大的红色外壳。我们的太阳迟早也会进入红巨星阶段，那时地球即使不被膨胀的太阳吞没，也会被彻底烤焦。不过我们也不用太担心这个，很大概率那时人类早已不复存在了。

Spica是室女座的最亮星，它紧邻黄道，是由两颗十分美丽的大质量蓝白色恒星组成的双星系统。它的主星是一颗有趣的变星，目前正处在逐渐成为蓝巨星的阶段，因为恒星表面的膨胀和收缩而显现出不同的亮度来。Spica系统的第二颗恒星则是一颗质量略低于主星的主序星，它同样是一颗变星，并且拥有会随着运行轨道而发生谱线强度改变的奇特性质，这很可能是受主星影响的结果。




春季大三角 图中还能看到位于三角中明亮的土星。

【Bellatrix（猎户座γ，参宿五）；Orion（猎户座）】

猎户座是个备受瞩目的璀璨星座，不仅因为它靠近天球赤道，在南北半球都可以很方便地观测，更是因为它包含许多重要的亮星。无论是之前提到过的构成冬季大三角的红超巨星Betelgeuse，还是猎户座最明亮的恒星Rigel（猎户座β，参宿七），还有著名的连成一排被称为猎户的腰带的三颗亮星，都是天文观测时的焦点。当然，我们也不能忘了猎户座中第三明亮的Bellatrix，猎户的左肩，尽管它的名气并不如猎户座另外的几颗星星，但它的光芒在夜空中同样十分夺目。





Bellatrix具有1.64的视星等，这个数据让它遗憾地未能跻身一等星之列，尽管它的绝对星等有-2.78，比大多数恒星都要明亮——因为它是一颗拥有8.6太阳质量的蓝巨星。蓝巨星拥有极高的质量和亮度，是部分大质量恒星演化的中后期阶段，也是个对恒星来说十分短暂的阶段。这些大质量恒星在内核的氢元素逐渐耗尽时会开始膨胀，亮度增加，成为一颗蓝巨星，随后才逐渐演化为红巨星或者红超巨星。

猎户座也是个巨物云集的星座。不仅有蓝巨星Bellatrix和红超巨星Betelgeuse，它的最亮星Rigel的主星更是一颗质量大到恐怖的恒星——它是一颗蓝超巨星，比蓝巨星还要明亮百倍，有着23太阳质量和-7.84的绝对星等。Rigel系统包含三颗恒星，除了主星Rigel A之外，还有相向环绕的双星结构Rigel Ba和Bb。它们虽然也是质量超过太阳数倍的明亮主序星（而且是B类型，比Sirius的亮度还高），但在Rigel A这颗庞然大物的面前，也难免被掩盖了光芒。

当然，说到猎户座，让人印象最深的还是连成一排的三颗亮星——猎户的腰带。这三颗星分别名为Alnitak（猎户座ζ，参宿一），Alnilam（猎户座ε，参宿二），和Mintaka（猎户座δ，参宿三）。这之中Alnitak和Alnilam是比Rigel还要可怕的巨物。Alnitak系统包括三颗恒星，其中主星Alnitak Aa是有着33太阳质量的蓝超巨星，另外两颗恒星Alnitak Ab和B也分别有14和16太阳质量——这实在是个在尺度上十分惊人的恒星系统。至于Alnilam，它同样是一颗蓝超巨星，尽管研究者对它的质量尚没有定论，但那很可能是比Alnitak Aa还要夸张的数值。




猎户的腰带，还可以看到下方的猎户座大星云。

在猎户的腰带旁边，悬挂着猎户的利剑——猎户四边形星团（Trapezium Cluster），它是个疏散星团，位于M42（猎户座大星云）的中心。猎户座大星云也是猎户座所拥有的壮美景观之一，它是恒星诞生的摇篮，直至今日也在不停孕育着新生的恒星，在那些星星之中有些也终有一日会演化为如同Rigel和Betelgeuse一样的亮星，照亮地球的夜空吧，不过我们是无缘欣赏那时的风景了。

【Draco（天龙座）】

天龙座位于北天极附近，因此是北半球夜空中整夜高悬不落的星座之一。或许有人不了解夜空中繁星升落的规律，实际上它们都在围绕天极旋转，而天极的位置则是静止不动的——这也是为什么最靠近北天极的北极星拥有几乎恒定的位置，可以被用来指引方位。北极星位于小熊座，而天龙座则环绕小熊座，只可惜天龙座并没有突出的亮星，因此在夜空中并不显著，但它独特的形状还是很好记的。





天龙座中很出名的恒星是Thuban（天龙座α，右枢），它是双星系统，由两颗质量相差不多的蓝白色主序星组成。Thuban在几千年前曾经作为北极星而存在，但随后由于在天球上逐渐远离北天极而被抢走了这一宝座。不过，如果我们再耐心地等上几万年的话，它还会重归北极星的位置的。

天龙座最亮的两颗星是天龙的双眼——天龙座γ（天棓四）和天龙座β（天棓三）。这两颗星也被命名为Eltanin和Rastaban，都来源于阿拉伯语，意为巨龙和巨龙之首。（这里的巨龙是“serpent”，也可被翻译为巨蛇，因为在古代神话中这词向来是龙蛇不分的。斯莱特林学院的标志就是“serpent”。）作为最亮星的天龙座γ拥有2.23的视星等，这一亮度并不显眼，如果想要在夜空中寻找它，最好的办法是认准离它不远的Vega（天琴座α），也就是著名的织女星。找到织女星后再向附近看，就能更轻易地辨认出组成天龙的头部的四颗星了。