雙星（Binary Stars）                                      物理04潘國全

 

    簡單來說，顧名思義，眾所皆知雙星便是在天空中幾乎是在同一個位置的兩顆星星，我們便稱他說是雙星（double star）。（註1）

    但要真正的談到雙星的發現便要從十七世紀加利略（Galileo）發明望遠鏡開始談起，由於望遠鏡的發明我們可以看到更多的星星也因此發現更多的天文現象（古時候的人除了認為地球是平面的甚至還認為星星的數目也是固定的，不多也不少剛剛好就是那幾千顆星星。），一個義大利的天文學家在一個春天的夜晚拿起望遠鏡看北斗七星意外的發現，七星中的開陽（Mizar）其實是由兩顆非常接近的星星所構成的，這是第一顆被發現的雙星。

    西元1782~1821年一個叫William Herschel的人開始著手製作雙星的目錄，他總共編制了三個目錄以及超過八百顆的雙星，之後他的兒子John Herschel也追隨父親遺志繼續編制雙星的目錄，前前後後總共找到超過一萬顆的雙星。後來的人進一步的研究雙星離我們的距離及光譜，發現在天空中眾多的雙星中，有一些只是光學上的雙星（Optical double star）（以就是說兩顆星之間彼此毫無關連只是剛好我們看起來在同一個位置罷了。）而其餘非常多的雙星則是真正有力學上的作用的真正的雙星（Binary Stars）

    Binary Stars大致上可以分做五種，分別是目視雙星、天文雙星、光譜雙星、週期性都卜勒雙星及蝕變雙星五種，以下我分別介紹：

1.      目視雙星（Visual binaries）：目視雙星便是指我們可以由望遠鏡中看到兩顆雙星且彼此受重力作用而互繞的雙星，但如果兩顆星太近或離我們太遠便不易觀察。（當時人們並不知道牛頓的三個定律是不是只適用於太陽系，而第一個觀測到在太陽系外符合牛頓定律的目標是雙子座的α星，他是一顆目視雙星。）

2.      天文雙星（Astrometric binaries）：由望遠鏡觀測到天空中的一顆恆星，但計算他的軌道卻十分奇怪，因此堆斷該恆星附近應該還有一顆伴星（可能是黑洞或白矮星）在那才會造成如此的軌道。

3.      光譜雙星（Spectrum binaries）：我們分析某一顆恆星的光譜，但發現與常理不合，但可以用兩顆恆星的光譜疊合來解釋。

4.      週期性督卜勒雙星（Spectroscopic binaries）：發現某恆星有週期性的督卜勒效應，因此可以推斷是個雙星系統，且督卜勒效應的週期即為該雙星系統的週期。

5.      蝕變雙星（eclipsing binaries）當雙星系統的軌道面的法向量與我們視線方向垂直的時候，我們會觀測到蝕現象，因此可由光度的變化來推斷雙星系統的週期。

註1:在中文中我們皆說凡兩顆星星在一起便是雙星，但在英文裡Double star是指各式各類的雙星，而在

天文物理中討論的兩顆彼此有力學上的關連的雙星為Binary Stars。

    簡單的介紹完雙星後我們可以來談談看到天空上兩顆雙星，我們可以幹什麼？最簡單的便是來算算他的質量。

 

 

 

由觀測可求得P和a (a=a1+a2)

Mass Function

 

 

在觀測上可由督卜勒效應的紅藍為移測出視線方向速度的大小，觀測可算出週期P，我們便可以輕易的算出雙星的質量。（高中物理也有類似題目^^）