南河三

小犬座中的一等亮星

南河三

南河三（英文名：Procyon），又称小犬座α，是夜空中第八亮的恒星，[10]也是小犬座中的最亮星。[1]南河三的B-V色指数为0.42，其观测显示为偏淡的黄色。[11]该天体最佳观测时间为冬季，其与大犬座的天狼星和猎户座的参宿四共同组成了著名的冬季大三角，[12]其次，南河三也是“冬季大椭圆”的恒星之一，其他成员有大犬座的天狼星、猎户座的参宿七、金牛座的毕宿五、御夫座的五车二以及双子座的北河三。[8]南河三是由主星南河三A[1]与伴星南河三B[5]所组成双星系统。南河三A、B星双星系统的轨道为一离心率0.407的椭圆轨道，其轨道倾斜角为31.1°，轨道半长轴为4.3″，绕行周期为40.82年。[13]主星南河三A与伴星南河三B的平均距离为15个天文单位（AU）。[14]主星南河三A是一颗白色恒星，其恒星光谱为F5IV–V型，视星等为0.34，其大气层的有效温度为6530K，质量为1.5M☉，半径为2R☉，且光度为7L☉，其内核与表层均为对流层，中间由一层很宽的辐射层所隔离。[1][15][16]南河三B是已知的第三亮的白矮星，其光谱型为DQZ型，[3]视星等为10.7，[5][17]轨道周期为40.82±0.06年，质量为0.622±0.023M☉。[17]

南河三（英文名：Procyon），又称小犬座α，是夜空中第八亮的恒星，[11]也是小犬座中的最亮星。[2]南河三的B-V色指数为0.42，其观测显示为偏淡的黄色。[12]该天体最佳观测时间为冬季，其与大犬座的天狼星和猎户座的参宿四共同组成了著名的冬季大三角，[13]其次，南河三也是“冬季大椭圆”[注1]的恒星之一，其他成员有大犬座的天狼星、猎户座的参宿七、金牛座的毕宿五、御夫座的五车二以及双子座的北河三。[9]

南河三是由主星南河三A[2]与伴星南河三B[6]所组成双星系统。南河三A、B星双星系统的轨道为一离心率0.407的椭圆轨道，其轨道倾斜角为31.1°，轨道半长轴为4.3″，绕行周期为40.82年。[14]主星南河三A与伴星南河三B的平均距离为15个天文单位（AU）。[15]主星南河三A是一颗白色恒星，其恒星光谱为F5IV–V型，视星等为0.34，其大气层的有效温度为6530K，质量为1.5M☉，半径为2R☉，且光度为7L☉，其内核与表层均为对流层，中间由一层很宽的辐射层所隔离。[2][16][17]南河三B是已知的第三亮的白矮星，其光谱型为DQZ型，[4]视星等为10.7，[6][18]轨道周期为40.82±0.06年，质量为0.622±0.023M☉。[18]

中国古代天文学家根据星宿位置将其命名为南河三。[19][20]南河三英文名称为Procyon，源自希腊语προκύον，[21][22]有“在天狼星之前崛起”的含义。[9]在早期，希腊天文学家阿拉图斯和希腊天文学家托勒密就将Antecanis作为南河三的名称。[21][22]后来在14至15世纪时期中，南河三的名称逐渐演变成Al Shi'ra al Shamiyyah，缩写为Al Shamiyyah。最后，国际天文学联合会将南河三正式收录在IAU的星名目录中。[23][24]在希腊神话中，南河三代表了酿酒师伊卡里乌斯的狗玛埃拉，因此有着每年对着南河三向诸神的祭祀的习俗。[22]另外，南河三在占星学中代表着幸运，因此也将其称为“渡水之星”。[21]

名称由来

中国古代天文学家因其位于南方朱雀的南河星官位置，而将其命名为南河三。[19]

南河三的英文名为Procyon，该词来自希腊语προκύον，是Procion和Prochion变体。[21][22]Procyon意思表述为“在天狼星之前崛起”，此名由来与大犬座的β星相同：因升起时间在天狼星之前，预告了天狼星即将出现（在西方天狼星曾被称为Dog star）。[9]

在早期，希腊天文学家阿拉图斯（大约公元前270年）和希腊天文学家托勒密（二世纪）就在使用南河三名称Antecanis。因此，南河三在该时期以Antecanis一词被拉丁人熟知。[21][22]

14世纪时期，希腊—波斯天文学家希帕恰斯用他的希腊语将南河三命名为Siaer Siame。随后，15世纪时期，意大利天文学家利奇奥里将其抄写成Siair Siami。后来，鞑靼dá天文学家乌鲁·伯克（Ulug Beg）将南河三命名为Al Shi'ra al Shamiyyah，缩写为Al Shamiyyah，所有这些都与其偶尔的英文标题“北天狼星”相一致。到了1521 年，记录恒星位置的数据阿方辛表[25]将南河三记录为Aschere，Aschemiee和Algomeysa。[21]

标准化

2016年，国际天文学联合会（英语：International Astronomical Union，简称IAU）的美国天文学家埃里克·玛玛杰克（英文名：Eric Mamajek）发起组织了一个恒星名称工作组（英语：Working Groupon Star Names，简称WGSN），旨在对恒星的专有名称进行编目和规范，[23]该工作组于2016年11月发布了第二份公告，其中包括WGSN批准的恒星名称表，而南河三也在其中，此后，“Procyon”被正式收录在IAU的星名目录中。[24]

其他名称

南河三还被叫做Elgomaisa、 α Canis Minoris、10 Canis Minoris等，且它的星表编号有：GCTP1805.00，HR2943，BD+05°1739，HD61421，LHS233，GJ280，HIP37279，SAO115756。[13]

早期研究

自古以来，人们一直有注意到南河三，它升起时间在天狼星之前，所以被称为προκύον（prokyon）。[26]大约公元前270年，希腊天文学家阿拉图斯（Aratus）和托勒密（Ptolemy）明确提到过南河三以Antecanis一词被拉丁人熟知。[21][22]从维特鲁威时代开始，罗马人对它进行了观测并为其增添形容词：位置比大犬座更靠北（septextrionalis），亮度较低（mimor，minus-culus，andparvus）。至中世纪晚期它被称为Prochion和Procion。[26]

而在公元前91年，中国天文学家观测到南河三的位置并进行了记录，《史记·天官书》云：“钺yuè北，北河；南，南河；两河、天阙间为关梁。”[20]

中期发展

1718年，英国天文学家埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）指出，南河三连同大角星和天狼星等恒星在几个世纪里发生了明显的移动。1844年，天文学家发现南河三A的运动中出现摆动，注意到它被体积较大的伴星所影响。而南河三B于1896年被观测到，天文学家吉姆·卡勒指出，这颗恒星较难被发现，因为这颗恒星比南河三A暗15000倍，并且它距离其较大伴星只有5秒弧度。[27]

现代观测/研究

1969年，阿波罗8号对南河三进行了标记。[28]1975年科学家曾尝试用敏感X射线探测器探测来自南河三的X射线辐射，但没有成功。[29]后于70年代晚期，哥白尼号卫星和TD-1A卫星对南河三进行了大量的观测，[30]1979年4月1日爱因斯坦卫星高分辨率成像仪亦对南河三的X射线源进行了观测，[31]成像仪所观测到的数据显示，在90%置信区间内，发射源位于南河三A以南约4°，这表明南河三的X射线更可能来源于主星，而不是伴星（南河三B位于放射源以北9°）。[30]1985年，在南河三周围发现了辐射X射线的冕层结构。[27]

1999至2000年期间，美国国家航空航天局（英语：National Aeronautics and Space Administration，简称NASA）发射了宽场红外探测器，对南河三进行了光度测定，测量结果显示为该星体有米粒组织（恒星表面的对流现象）与类日震动。[32]2004年6月下旬，由加拿大太空局发射的恒星微变和振荡望远镜（英语：Microvariability and Oscillations of S Tarstelescope，简称MOST）对南河三A进行了为期32天的观测，[33]旨在确认其是否有可供星震学分析的类太阳振荡，但由于其观测结果包含过高的噪声，无法揭示其实际的震动情况。而后2004年《自然》（Nature）杂志的一篇论文回应南河三A表面存在振荡，称一组天文学家已经能够找到这些振荡的证据，论文中写道：“我们使用的地面光谱学显示，南河三正在振荡，其幅度略大于MOST观测到的噪声水平。”[27][34][35]

2012年4月14日，卡西尼号探测器的红外测绘光谱仪（VIMS）将其望远镜瞄准南河三并观察了它2小时40分钟。[36]2019年，NASA将南河三A作为探测项目的新目标，探究恒星的辐射如何影响绕其运行的行星上潜在的生命迹象，向其发射了更新后的探测仪器。[37]

显示的摩根-基南系统根据恒星的光谱特征对恒星进行分类
显示的摩根-基南系统根据恒星的光谱特征对恒星进行分类

性质

南河三是小犬座中的恒星，也是该星座最亮的恒星。[2]目视星等为0.38等。南河三呈黄白色，从地球到它的距离是11.4光年，为靠近太阳的恒星之一。[9]南河三位于小犬座内部，即北半球第二象限（NQ2），靠近赤道，赤纬+5°。[22]它比太阳亮七倍，直径是太阳的2倍。南河三和猎户座的参宿四及大犬座的天狼星构成冬季大三角，是冬天星空中重要的标记。此外，南河三亦是“冬季大椭圆”的恒星之一，其他成员有大犬座的天狼星、猎户座的参宿七、金牛座的毕宿五、御夫座的五车二以及双子座的北河三。[9]

冬季大椭圆
冬季大椭圆

据现代观测手段，南河三实为由两颗恒星组成的双星系统，其主星为南河三A，伴星为南河三B。[4]南河三A、B星双星系统的轨道是一离心率为0.407的椭圆轨道，其轨道倾角为31.1°，轨道半长轴为4.3″，绕行周期为40.82年。[14]主星与伴星的平均距离为15个天文单位（AU），略短于天王星到太阳的距离，相距最近时距离8.9AU，最远时21.0AU。[15]

南河三A

主星南河三A是一颗白色恒星，恒星光谱为F5IV–V型，视星等为0.34，[2][4]由于其在该类型光谱中比其他同类的恒星亮，所以亦有人将其视为亚巨星，也就是说这颗恒星刚刚结束将氢融合成氦的核聚变反应。[2]南河三A大气层的有效温度为6530K，[2]质量为1.5倍太阳质量（M☉），半径为2倍太阳半径（R☉），光度为7倍太阳光度（L☉）。[2][16]其内核与包层均为对流层，中间由一层很宽的辐射层所隔离。[3]

名称参数
质量1.4990.031M☉[3]
半径2.0480.025R☉[2]
表面重力（log）3.96[2]
亮度6.93L☉[2]
温度6,53050K[2]
金属量[Fe/H]−0.050.03dex[2]
自转周期23天[8]
自转速度（vsini）3.160.50km/s[2]
年龄1.870.13Gyr[3]
光谱型F5 IV–V[2]

南河三B

南河三B是已知的第三亮的白矮星，恒星光谱为DQZ型，[4]视星等为10.7，[6][18]它对南河三A运动有着明显影响，因此成为最早被发现的白矮星之一。它的轨道周期是40.820.06年，质量为0.622±0.023M☉。[18]南河三B由约翰马丁·谢伯勒（Martin Schaeberle）在利克天文台（Lick Observatory）首次观测到，[38]南河三B具有以氦为主的大气层，并含有微量重元素。由于尚不清楚的原因，南河三B的质量为0.6M☉相对于同类白矮星而言较低，距离地球11.46光年。[7][39]

南河三B半径估计为8600km，而白矮星天狼星B则为5800km，[4][40]其半径与假定的碳核白矮星模型一致。[4]南河三B的表面温度为7740K，低于天狼星B，这也正好印证了其质量较小而年龄较大。天文学者推测南河三B在演化为白矮星之前，其前身主序星质量为M☉，在经历了680170M年的演化后，在距今1.190.11G年前坍tān缩为一颗白矮星。[3]

名称参数
质量0.6020.015M☉[4]
半径0.012340.00032R☉[4]
表面重力log(g)8.0[4]
亮度0.00049L☉[10]
温度7,74050K[4]
年龄1.37Gyr[10]
光谱型DQZ[4]
南河三B的运行轨道
南河三B的运行轨道

附近恒星

南河三附近有三颗恒星，这三颗恒星共称为小犬座δ，其中δ1又名为南河增五，是视星等5.25的F型黄白巨星，离地约790光年，光度和质量分别是太阳360倍和3.75倍。南河增五因年代古老已开始膨胀并冷却，是光谱等级B6V的B型主序星。[41]δ2又称南河增四，是光谱等级F2V的F型黄白巨星，距地球136光年。[42]δ3又名南河增三，是光谱等级A0Vnn的白主序星，亮度5.83视星等，离地680光年。[43]南河增六是光谱等级B8II的蓝白亮巨星，距太阳系623光年。[44]

南河三X射线研究

1975年科学家首次尝试用软X射线敏感探测器探测来自南河三的X射线辐射，并未成功。[29]1979年4月1日爱因斯坦卫星高分辨率成像仪亦对南河三的X射线源进行了观测，[31]根据成像仪所观测到的数据表明南河三的X射线更可能来源于主星。[30]1985年，在南河三A周围发现了辐射X射线的冕层。[27]

南河三A星震研究

21世纪初期，由NASA发射的宽场红外探测器对南河三进行了光度测定，测量结果显示为该星体有米粒组织与类日震动。[32]2004年6月下旬，由加拿大太空局发射MOST，[33]旨在确认其是否有可供星震学分析的类日震动，但无法揭示其实际的震动情况。同年《自然》杂志的一篇论文回应南河三子A表面存在振荡，称一组天文学家已经能够找到这些振荡的证据。[27][34][35]

南河三大气模型

科学家J. P. 奥夫登贝格（J. P. Aufdenberg），H.-G.路德维希（H.-G. Ludwig），P. 克尔维拉（P. Kervella）三位科学家构建了恒星南河三的大气模型。该模型中，南河三的基本恒星参数与通过直接测量的辐射热通量和角直径建立了很好的联系。模型中紫外辐射的数据来自国际紫外探测器以及从哈勃太空望远镜空间望远镜成像的光谱仪，能谱数据分辨率为1nm。[45]

希腊神话

在希腊神话中，南河三代表了酿酒师伊卡里乌斯的狗玛埃拉。伊卡里乌斯死于一群牧羊人手中，酿酒师之女与狗都悲痛欲绝结束了自己的生命。宙斯后来将他们的图像放置在天空中，狗玛埃拉变为小犬座。杀害酿酒师的牧羊人逃到了西奥斯岛，作为对他们罪行的惩罚，该岛遭受了疾病和饥荒，岛主阿里斯塔俄斯向阿波罗神寻求人民免遭饥饿的建议时，阿波罗神告诉他要向宙斯祈祷。因此岛上祭司就制定了每年对着南河三向诸神的祭祀的习俗。[22]

小犬座能用肉眼识别
小犬座能用肉眼识别

占星学

在占星学中，南河三是一颗非常幸运的恒星，美索不达米亚人因其位于银河系附近，将其称为“渡水之星”。南河三预示着财富和名誉，在占星学中备受推崇，被赋予“正义永恒，效果良好”的意义。南河三具有火星-水星的特质，因此让人急躁、嫉妒、固执，但它也赋予了将想法和计划付诸行动的意志力和能力。[21]

参考资料 45

  1. 四季星空 — HONG KONG SPACE MUSEUM
  2. https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0309148.pdf
  3. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/769/1/7
  4. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/338769/pdf
  5. 藏在冬季大三角的天狼星 — 百家号
  6. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/301227/pdf
  7. https://www.aanda.org/articles/aa/full/2007/41/aa8357-07/aa8357-07.html
  8. https://academic.oup.com/mnras/article/374/1/220/961071
  9. 南河三 — 中国大百科全书
  10. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0067-0049/199/2/29
  11. 参考 11
  12. 参考 12
  13. procyon — simbad.u-strasbg.fr
  14. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/301353/fulltext/
  15. PROCYON (Alpha Canis Minoris) — STARS
  16. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/498894/fulltext/
  17. 参考 17
  18. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/304003/fulltext/
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. Constellations of Words — CONSTELLATIONS OF WORDS
  22. Constellations: A Guide to the Night Sky — Constellation Guide
  23. Division C WG Star Names — Functional — [EB/OL]. IAU
  24. Bulletin of the IAU Working Group on Star Names, No. 2 — [EB/OL]. Pas.Rochester
  25. 参考 25
  26. Star-names and their meanings — Internet Archive
  27. Procyon: Bright Star With Hidden Companion — Space
  28. Day 1: The Black Team — National Aeronautics and Space Administration，NASA
  29. 参考 29
  30. https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1985ApJ...288..751S
  31. https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1979ApJ...230..540G
  32. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/462401/fulltext/
  33. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15229593/
  34. https://www.nature.com/articles/nature03165
  35. https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0501662.pdf
  36. Cassini Significant Events 04/11/2012 – 04/17/2012 — The National Aeronautics and Space Administration
  37. ToFindLifeonOtherPlanets,NASARocketTeamLookstotheStars — The National Aeronautics and Space Administration
  38. 参考 38
  39. https://doi.org/10.1088%2F0004-637x%2F769%2F1%2F7
  40. https://iopscience.iop.org/article/10.1086/305489/fulltext/
  41. Eta/Delta — STARS
  42. 8 CMi — Strasbourg astronomical Data Center
  43. 9 CMi — Strasbourg astronomical Data Center
  44. Zeta Canis Minoris — Strasbourg astronomical Data Center
  45. https://www.eso.org/~steupke/Publications%202005/Aufdenberg62846.web.pdf

注释

  1. 在冬季的夜空中，由猎户座的参宿七，连向金牛座的毕宿五和御夫座的五车二，再转向双子座的北河三，接着连至小犬座的南河三和大犬座的天狼星，最后再回到猎户座的参宿七——这七颗星就组成了我们所称的“冬季大椭圆”。
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