第七章
成雙成對的伴侶
光輝燦爛的太陽傲然獨踞於它的寶座之上。九大行星、衛星及其他的小天體像子孫一樣簇擁在它的身旁。就這樣，太陽帶著它的家族在漫無邊際的宇宙中盡情地遨遊。雖然如此，它或許會感到苦惱，因為它是孤單的，沒有像它一樣發光的伴侶依偎在身旁。也許它將孤身獨居地過上幾億年、幾十億年，直至生命的終結。那麼其他恒星也像太陽這樣孤獨嗎?它們難道沒有自己的親密伴侶嗎?
北鬥七星是大家熟悉的星座。讓我們看看開陽星(大熊座e星)吧，它就是從勺柄倒數過來的第二顆星。如果天空晴朗五月，便會發現在它附近有顆暗淡的小星(中名“輔”)。輔星和開陽星靠得很近，仿佛是依偎在它的身旁。人們就把它倆叫做“雙星”。在秋夜南方天空裏有1個不太顯眼的摩羯座，在它最西端的那顆摩羯座a星也是1顆雙星。它倆靠得比開陽星還要近，隻有眼力好的人才能看得清。關於雙星的來曆這裏麵還有一段有趣的故事哩。
11月夜空，英仙座裏有一顆第2亮的星，名叫大陵5(英仙座B星)，它是1顆2等星。平時它的樣子沒有什麼特別之處，可是有的時候它的行為卻頗為古怪。因為它的亮度居然會發生變化，在5個小時的時間內它慢慢地暗下去，變成35等星，再過5個小時之後它又恢複到原來的樣子。在古代，阿拉伯人很可能曾經注意到它這個古怪的行為，對它變化莫測的樣子感到畏懼，把它比作神鬼的象征，於是魔星這個名字就從那時一直傳下來了。到1782年，英格蘭有個聾啞年青人古德立克開始研究這顆魔星。在科學家麵前，魔星是嚇不倒人的。這個年輕人做了多次的觀測，畫出了它的亮度變化，隋況之後，發現大陵5的亮度變化極有規則，每隔2天20小時49分就重複變暗一次，簡直像時鍾那麼準確。經過分析，他認為這個魔星不是一顆星，而是一顆亮星和一顆暗星在一起互相轉圈子，就像日食一樣，當暗星走到亮星的前麵，擋住亮星一部分光的時候，星光就變暗了。於是，魔鬼的真麵目被揭穿了。
開始很多人不相信這種看法，包括發現天王星的赫歇耳在內。他說他用望遠鏡一再觀測，總是隻看到一顆星，後來他的看法有了改變，因為他在測量恒星視差時，選了好多靠在一起的星作為研究對象，結果恒星視差沒有觀測到，卻意外發現有些靠得很近的兩顆星互相繞著轉圈子。從此以後，雙星就成了天文學家熱心研究的對象。至今已經記錄了7萬顆雙星。它們互相轉繞一圈的時間有的隻要幾小時，有的卻長達幾萬年、幾十萬年。
大陵五的光變曲線及其解釋
並非所有靠在一起的兩顆昆都是真正的雙星。有時兩顆星似乎靠得很近，實際上它們在空中相隔甚遠，相互之間毫無關係，例如：摩羯座。星，隻是由於視線方向相近之故，真雙星則是兩顆在空間距離很近的星，它們相互吸引並圍繞著其公共的質心轉動，同時在空中一起遊蕩，形影不離。
人眼的分辨力是有限的，望遠鏡則是觀測雙星的有力工具。口徑越大，分辨雙星的本領就越高，同時它又能測定雙星之間分開的角度是多少。還是拿開陽星來說吧，原先肉眼所見的是一顆星，而在望遠鏡裏竟分成了兩顆星。它們相距14″，相當於400個天文單位，這是真雙星。事情並不到此為止，當人們分別觀測它每顆星的光譜時，發現它們的光譜會發生變化：有時光譜和正常星一樣，有時一條光譜線分成兩條，一條向紅端移動，一條向紫端移動，變化極有規則。根據光譜知識知道，光譜線的移動是由於光源在視線方向上有運動。當光源向我們來，譜線就紫移，反之則紅移。但是一顆星怎麼可能在向我們駛來的同時又離我們而去呢?如果把一顆星解釋為相互繞轉的兩顆星，就能滿意地解釋這種現象，這種用分光方法發現的雙星叫分光雙星。由於它們相距太近，人們無法直接在望遠鏡裏分辨清楚，就又用同樣方法去觀測那顆魔星，發現它也是分光雙星。這就完全證實了古德立克的預見。大陵5的兩顆星的軌道麵幾乎就在視線方向上，所以才能發生一星掩住另一星的交食現象。這類分光雙星又稱食雙星，因其光度會發生變化，故又稱食變星。
研究雙星有很大的用處，首先可以用它去“秤”出恒星的質量，比如天狼伴星的質量。在100多年前，誰也不曾知道天狼星會有一個伴侶。1834年，白塞耳開始懷疑起天狼星來了。因為它在天空中走的路徑不像一般恒星那樣是直線，而是一種波浪形的路線。隨後的觀測證實了天狼星附近一定有一顆看不見的伴星存在，它倆互繞一圈的時間是50年。事隔28年後有人用新造的望遠鏡終於看到了這顆暗的伴星，它正好就在人們預測的位置上。這個消息像發現天王星一樣，又一次轟動了天文界。有人又對南河三(小犬座。星)進行計算，30年之後它的伴星也被人發現了。這充分說明，萬有引力定律不僅適用於太陽係，而且適用於恒星世界。
分光雙星光譜線的分裂及相應的兩星位置
(a)恒星在垂直於視線方向上運動，譜線不分裂
(b)恒星在視線方向上運動，譜線分裂最大
近年來人們對雙星的注意力有增無減，尤其是對於一種叫做密近雙星的係統，更有特殊的興趣。這種雙星的兩顆星的間距很小，小到可以和它們的大小相比，甚至兩顆星幾乎要碰到一塊兒。由於這個原因，它們相互吸引力很大，以致使它們本身的形狀從圓球形拉長為鴨蛋形。在它們相互繞轉的時候，兩個蛋尖總是相對著，同時本身又在自轉，就像兩個摔跤對手一樣，一邊相互繞著圈子，——邊緊緊地盯住對方，十分有趣。天琴座B屬此類。它的一顆是較大的B型巨星，另一顆是較小的F型星。它們互繞一圈要13天，更有意思的是，它們都有一股氣體物質流出來，並且還有一個旋轉的、同時又向外膨脹的氣體環包在它們外麵科學家們認為，研究密近雙星對解決恒星演化問題有很大的幫助。另外這種雙星可能是強烈的X射線發射者，甚至有人認為它們之中可能有一個使科學家們極感興趣的看不見的“黑洞”存在。
成群結隊的聚星
除了雙星以外，天空裏還有3顆；4顆、甚至10來顆星聚在一起，它們叫做聚星。雙星和聚星的數目甚多。例如在太陽附近的20光年範圍內約有100顆星，它們可以分別屬72個雙星和聚星係統。它們有的是兩顆，也有多到4顆的“四合星”。據估計，雙星和聚星約占恒星總數的1／3，可見這種情況是很普遍的。我們熟知的北極星、南門2、大棱5都是三合星。雙子座的北河2有3顆星，而且每一顆都是分光雙星，所以是六合星。上述開陽星包含的星更多：一顆是分光雙星，一顆是三合星，加上輔星本身也是分光雙星，所以總共是7顆星。