如果流浪地球到達比鄰星,能否看到三個「太陽」升起?

2020-12-20 火星科普

在《流浪地球》中,地球按計劃將會泊入比鄰星的宜居帶中,成為繞行比鄰星的行星。而比鄰星所在的南門二(半人馬座α星)恆星系統是一個三合星系統,比鄰星還有兩顆伴星,分別是南門二A和南門二B。那麼,在那時的地球上,人們每天能否看到三顆「太陽」升起來呢?

首先,比鄰星所在的三合星系統是一個穩定體系,每顆恆星都有各自明確的軌道,而非《三體》中描述的那種混沌沒有解析解的系統。在南門二中,南門二A和B近距離互相繞行共同質心旋轉,它們組成了一個雙星系統,兩者的距離大約為11至36天文單位。而比鄰星的質量遠小於南門二A和B,所以比鄰星會繞著南門二A和B雙星系統公轉。這樣的三合星系統相當穩定,不會出現混沌的情況。

因此,如果在地球上能看到南門二A和B,這兩顆恆星並不會與比鄰星一樣每天升起。而是隨著地球的公轉,當三顆恆星處在同一側時,它們會同時升起,或者同時出現在天空中。而當地球運行到比鄰星和南門二A和B雙星系統之間時,只能在夜晚看到南門二A和B,而在白天只會看到比鄰星一顆恆星升起。

那麼,在環繞比鄰星運動的地球上能看到南門二A和B嗎?如果能看到,會有多亮呢?

比鄰星與南門二A和B雙星系統的距離很遠,最近距離為4500天文單位,而最遠距離達到了1.3萬天文單位(約0.206光年),公轉周期長達54.7萬年。南門二A的質量是太陽的1.1倍,光度是太陽的1.52倍,絕對星等為4.38等。南門二B的質量為太陽的90.7%,光度為太陽的一半,絕對星等為5.71等。根據如下的公式可以計算視星等:

M=m+31.57-5lgA

上式中,m為視星等,M為絕對星等,A為距離(單位為天文單位)。

代入數據計算可得,南門二A最亮時的視星等為-8.92等,最暗時的視星等為-6.62等。南門二B最亮時的視星等為-7.59等,最暗時的視星等為-5.29等。

理論上,天體的視星等需要達到-7等才能在白天肉眼可見。因此,在距離較近的時候,南門二A和B在白天是肉眼可見的。當距離較遠時,這兩顆恆星將會被比鄰星的光芒所淹沒,地球上的人無法看到它們。但如果這兩顆恆星出現在晚上,它們將會成為夜空中最亮的恆星。

在環繞比鄰星運動的地球上所看到的南門二A和B有多大?能否看出是兩顆恆星呢?

根據如下的公式可以計算視直徑:

上式中,α為視直徑,R為天體的半徑,d為天體的距離。

南門二A的半徑為太陽的1.22倍,南門二B的半徑為太陽的86.3%。通過計算可知,南門二A和B的最大視直徑分別為0.52角秒、0.37角秒,最小視直徑分別為0.18角秒、0.13角秒。由於人眼的極限角分辨為60角秒,所以南門二A和B看起來都只是明亮的星點,而非圓盤形。

另外,南門二A和B分開的最大視直徑為0.45度,最小視直徑為2.9角分,所以在環繞比鄰星運動的地球上,人們可以分辨出南門二A和B,它們在天空中的最遠距離接近於太陽視直徑(太陽系中的地球上),最近的時候看起來幾乎要靠在一起。

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