顽皮的恒星

天上大多数恒星都像太阳那样，规规矩矩、老老实实地演变着。虽然在它们上层大气中也会有波涛起伏，但在整体上并没有太大的变动，因而地球上的人们可以怡然自得地生活和工作，不必担心有那么一天太阳会突然发生剧变，从而影响人类的生存。在这些老成稳重的星星之外，却有那么一些星，它们是不守常规的、顽皮的，有时甚至会闹得闯下大祸，导致自身毁灭。由于它们共同的特征是亮度会发生变化，便得到了“变星”的名称，就像百花展览一般，变星是种类繁多、五花八门的。它们在这样的展览馆里竞相争艳、各有千秋，有的性情温顺、变化有方；有的脾气暴烈、放荡不羁。

1.造父变星

名字颇为古怪，这是因为在这类变星中仙王座δ星(造父一)是最先发现的，是最有代表性的一颗，因此而得名。

研究变星首先要做的工作是观测它的亮度，绘出它的亮度随时间变化的关系——光变曲线，然后研究光变的规律。如果它是周期变化的，就可以求出它的光变周期。比如对造父一的观测，我们可以在它周围选出一些已知亮度的正常星作为标准，然后用肉眼或仪器来比较变星和标准星的亮度，求出它在某一时刻的星等。把不同时刻的变星星等画在一张以星等为纵坐标，以时间为横坐标的图上，就得到了它的光变曲线。造父一的亮度变化极有规律:上升较快，下降较慢。每隔5天8小时46分38秒就重复一次。亮度最小时星等为4.3等，极大时为3.6等，变化了0.7等，相当其亮度增加1倍。它发亮时颜色稍为变蓝，暗时变红一些，这说明其温度也有变化。根据测量结果，变化范围近1000℃。造父变星比太阳还大而亮，都是黄色超巨星。不是所有的造父变星的光变周期都是5天。短的有1天多，长的在50天以上。大家熟知的北极星也属此类。至今，这类变星已发现有700颗之多。

2.爆发性变星——新星

新星，是新的星吗？如果你真的这样理解的话那就错了。新星并不新，过去很少有人注意到它，因为平时它很暗，它可以在几天之内突然发亮，引起人们的注意，成为一种少见的天空现象。

我国历史文献中有丰富的天象记录，其中记载新星的就有90条。如《汉书·天文志》载:“汉元光年六月，客星见于房。”客星，即新星。房，即房宿(二十八宿之一)，在天蝎座西端，这个时间是公元前134年。在西方，据说喜帕恰斯就是因为看到这颗新星，才促使他去编星表的。

现在，一旦发现新星，消息立即传遍全球。天文台的工作人员一接到电报，便像准备战斗一样紧张地行动起来。他们把望远镜等仪器装备妥当，一到夜晚，世界各地的大大小小望远镜都转动起来，统统指向那位不速之客。他们拍下它的照片，摄取它的光谱，测量它的亮度……行动需要及时，不能错过好机会。因为新星是爆发性的，只要一两天工夫它就达到极大亮度，光度激增几千倍或几万倍，随后它慢慢地减弱下去，经过几年或几十年以后，才又恢复到原先的亮度。分析观测资料使我们可以想象新星爆发的情景。在爆发前，新星的光度并不太亮，和太阳差不多。爆发开始时，它的体积急剧增大，一下子大了几百万倍，亮度增加几万倍。接着它像脱衣服一样把自己的外壳迅速地脱掉，气体外壳犹如吹炸了的气球那样爆炸开来，速度极高。根据光谱测量，这个速度可以达到每秒几百千米，甚至1000千米以上。有的星体还不只抛出一个气壳，还有第二个、第三个气壳接连出现。后出的壳层有时速度比第一个更大，几天之内就超过了第一气壳。这是多么美妙的奇景啊!据估计，新星爆发一次抛出的物质约为它本身质量的万分之一。如果新星的质量与太阳相近，这些物质可以组成30多个地球。可以预料，新星在几天之内发生如此大的变动，虽然不至于使它自身毁灭，但也会使它受到很大的创伤。如果多次爆发，最后必定导致新星发生质的变化，最终可能转化为白矮星。

3.天琴座RR型变星

以这类变星中最亮的一颗——天琴座RR星来命名。它们的数目较多，有4000多颗，与造父变星相比，许多方面都不如造父变星，例如:光变周期要短些，从1小时10分到1天不等；亮度变化范围也小，不超过0.5等；本身亮度较小，绝对星等只有0.5等；色白，属A型星。

4.长周期变星

这种变星光变的周期很长，从80天到1000天，其代表是鲸鱼座O星，它又名“怪星”，是被人发现最早的变星。1596年曾有人见到它是3等星，可是到那年10月，它消失不见了。在1603年给恒星命名时，它又悄悄地亮了起来，没有错过取得名字的好机会。它的光变周期在332天左右，最亮时有北极星那么亮，最暗时为9等星，肉眼看不到。它是1颗红巨星，体积很大，它的体内足以容纳1亿个太阳。

上面四种变星都属于“脉动变星”这一类。脉动变星，顾名思义，它的身躯会像脉搏那样一张一缩地跳动，这有点儿像小孩子吹的气球，当往里面吹气时，它膨胀起来；放气时它就缩小下去，这个有趣的现象是从光谱观测中知道的。在光变周期时间内，它们的光谱线在平均位置附近左右摆动一次，有时向红端移动，有时向紫端移动。研究结果说明，当星体膨胀时，面朝我们的那一部分气体物质就向我们而来，于是谱线紫移；反之，谱线红移。按多普勒公式，可以算出各个时刻星体表面物质的移动速度，如画光变曲线一样，我们也能画出一张速度变化曲线来。如果我们能到造父变星的近旁，就可以欣赏它那奇异的变化情况。开始时，它向外膨胀，速度越来越快。到最大速度时，光最亮；然后膨胀速度变慢，直到停止，这时它的体积最大但光并不最亮。接下去它就收缩，在收缩速度最快时，光最弱。这之后收缩速度减慢，一直到停止，这时体积最小。

造父变星的这种奇怪的行为，使得天文学家为之大伤脑筋。为什么它会脉动，为什么它在体积最小而温度最高时，没有发出最亮的光呢？对这些现象虽然已有了一些理论，但是还不能做出完善的解释。