幾顆著名的星 --- 大陵五 (魔星 Algol)

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中國星官有「鬼」、「積屍」、「積屍氣」、「大陵」** 等鬼氣陰森的名字，大陵五就是其中一顆，相當于現代英仙座 beta。相傳大陵五是凶星，古歐洲及中亞洲人見它時亮時暗好像魔鬼眨眼，所以又稱之為 魔星 the Demon Star 或 Algol ，Algol 源自阿拉伯語，意思是女妖的頭。


        圖一
        


大陵五是人類最先認識的變星，亮度在 2.1 至 3.4 等之間，周期不足三天。最先測定大陵五亮度周期的人是英國天文學家 John Goodricke (1764 - 86)，他勤于觀星，也發現過 "造父變星"，可惜英年早逝沒有跟進，變星的秘密要到十九世紀後才被分光學和星體演化理論揭露。

大陵五原來是一個近距雙星系統，距離 93 光年，主星 (Algol A) 與伴星 (Algol B) 相隔甚近，只有 ~0.002 角秒，望遠鏡不能分辨它們，見到的影像只是光點，但是光點的亮度卻洩露了秘密。現在我們知道這對雙星的軌道以側面向着地球 (圖二)，結果視線方向的亮度便定期變化，當較暗的 B 遮掩 A 時，亮度跌至 3.4 等，兩星分開時升至 2.1 等，較光的 A 遮掩 B 時又微跌至 2.2 等，就這樣兩星互相遮掩循環變化，周期 68 ~ 69 小時，平均 2.87 天。當然，偶然一望未必察覺大陵五的光暗差異，但比較鄰星後 (圖一的 3.8、2.9、2.1 等星)，精于觀測的人一定能夠分辨出來，測量光譜線的紅移及藍移更可推算 A、B 的軌道 (圖三)。


        圖二
        


       圖三
      


圖四是 Algol 雙星的互掩動畫，藍色是主星 A，紅星是伴星 B，因為藍星質量較大，紅星又因年老體積膨脹，藍星的引潮力便把紅星拉長呈梨形。


        圖四
        


心水清的人或許會問：  根據星體演化理論，質量大的 A 應較質量小的 B 更快消耗中心氫燃料而膨脹變紅呀，為什麼現在的 A 是藍，B 是紅呢 ?  這個疑問在外國稱為 Algol Paradox，真相有待研究，主流意見認為最初的 B 質量較 A 大，因此較快衰老並且膨脹成為紅色低温的星，不過由于兩星相當接近，B 膨脹時外層物質便經拉格朗日點流向 A，造成今天 A 質量大過 B 的模樣，拉格朗日點是兩星之間的引力平衡點，見圖五。


        圖五
        


更精細的研究顯示大陵五還有另一伴星 Algol C 繞共公質心旋轉，周期 680 天。嚴格地說 Algol 是三星系統，不過 Algol C 的周期長近兩年，它不太影响大陵五的光變曲線，因此習慣上仍把 Algol 定為「交食雙星」 (eclipsing binary)。


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参考:

Algol (Wikipedia)  http://en.wikipedia.org/wiki/Algol
Algol (AAVSO)  http://www.aavso.org/vstar/vsots/0199.shtml
John Goodricke  http://www.surveyor.in-berlin.de/himmel/Bios/Goodricke-e.html
Binary Orbit Simulation  http://csep10.phys.utk.edu/guidry/java/binary/binary.html
Eclipsing Binary Stars Lab  http://astro.unl.edu/naap/ebs/centerofmass.html
The Minima of Algol  http://calgary.rasc.ca/algol_minima.htm


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**《晉書天文志》: 「大陵八星在胃北，亦曰積京，主大喪也 ..... 大陵中一星曰積尸。」 陵即是土山中的墳墓。