發現歷史
史前時代就已經為人所知了。公元前1000年到700年之間,被Hesiod提到過。
昴星團在人類歷史的最早時期就被人們所熟知了。至少有6顆成員恆星可以被肉眼看見,而在中等條件下,這個數字會增加到9顆,在極清澈的黑暗天空中,這一數字會跳增至12顆以上(Vehrenberg在他的《深空奇觀圖冊(Atlas of Deep Sky Splendors)》一書中提到,在1579年,望遠鏡發明之前很久,天文學家Moestlin就已經正確地畫出了11顆昴星團中的恆星,而Kepler引用的觀測則將這一數字增加到了14)。
現代的觀測方法揭示出至少500顆恆星是屬於昴星團的,大部分是暗淡的恆星,分布在超過2度(月亮直徑的4倍)的天區中。與其他疏散星團相比,它們的密度相當低。這也是昴星團的年齡估計相當低的原因之一(參見下文)。
按照Kenneth Glyn Jones的說法,已知的文獻中,最早提到這個星團的是公元前1000年左右的Hesiod(按照Burnham的說法,它們在當時被看成與農業季節有關)。荷馬在他的《奧德賽(Odyssee)》中提到過它們,聖經也有三處涉及到昴星團。
昴星團又被稱為“七姐妹”星團;在希臘神話中,這是七姐妹和她們的父母。它們的日本名字是“Subaru”,被用來命名了一款同名的汽車(譯註:“Subaru”即日文中“昴”字的讀音“すばる”)。它們的波斯名稱是“Soraya”,是以伊朗前女皇的名字命名的。它們在舊歐洲(即英國和德國)的名字說明人們曾經將它們比喻成一隻“帶著一群小雞的母雞”。其他的文明傳述著關於這個肉眼可見星團的更多其他的傳說。古希臘天文學家,來自Knidos的Eudoxus(公元前403-350年)和來自Phainomena的Aratos(公元前270年)將它們單獨列為一個星座:Clusterers。Admiral Smyth在他的《貝德福德星表(Bedford Catalog)》中也提到了這一點。
Burnham指出它的英文名“Pleiades”可能的起源,不是來自於希臘語中的“揚帆遠航”,就是來自於“pleios”這個單詞,意思是“豐滿的”或者“許多的”。筆者更喜歡另一種觀點,認為這個名字可能是源於神話中七姐妹的母親,Pleione,這也是其中比較明亮的一顆恆星的名字。
按照希臘神話,星團中主要的,肉眼可見的恆星是以“父親”Atlas(昴宿七)和“母親”Pleione(昴宿增十二)的七個女兒的名字命名的,分別是:Alcyone(昴宿六),Asterope( 昴宿三,雙星,有時也被稱為Sterope),Electra(昴宿一),Maia(昴宿四),Merope(昴宿五),Taygeta(昴宿二)和Celaeno(昴宿增六)。Bill Arnett製作了一幅昴星團的星圖,上面標出了主要恆星的名字。這些名字還被標在本網頁提供的UKS照片上。另外還可以參考我們的昴星團星圖。
1767年,John Michell牧師利用昴星團,計算了在天空中的任意位置,能夠找到這樣一個由恆星隨機排列而成的星群的機率,發現其可能性為1/496,000。因為還有更多類似這樣的星群,因此他得出了正確的結論,這些星群應該是有物理聯繫的星團(Michell 1767)。
1769年3月4日,Charles Messier將昴星團作為
第45號天體,編入了他的第一版星雲星團列表之中,發表於1771年。
研究簡史
大約在1846年,在Dorpat工作的德國天文學家Mädler(1794-1874)注意到,昴星團中的恆星相互之間沒有可以測量的相對運動;由此他大膽地得出以下的結論,這些恆星是在一個更大恆星系統的靜止中心區域形成的,而這個恆星系統是以昴宿六(Alcyone)為中心的。這一結論不可避免地受到了其他天文學家的反駁,尤其是Friedrich Georg Wilhelm Struve(1793-1864)。然而,昴星團一致的本動速度證明了它們在空間中是成團運動的,進一步暗示了他們形成的是一個物理的星團。
長時間暴光的照片揭示出昴星團明顯被星雲物質包圍,在我們的照片中清晰可見,這張照片是由
David Malin利用UK施密特望遠鏡拍攝的,著作權屬於愛丁堡皇家天文台和
英澳天文台。點擊查看更多有關這張照片的信息。(這些星雲物質也可以被短焦比,“大視場”,質量優異的望遠鏡看到,尤其是優良的雙筒望遠鏡。焦比即焦距與口徑之比。)
昴星團星雲是藍色的,這意味著它們是
反射星雲,反射著位於它們附近(或者之中)的明亮恆星的光線。這些星雲中最明亮的部分,即圍繞在
昴宿五周圍的星雲,是1859年10月19日被(義大利)威尼斯的Ernst Wilhelm Leberecht (Wilhelm) Tempel利用4英寸折射鏡發現的;它被收入NGC星表中,編號為NGC 1435。Leos Ondra提供了一份線上的Wilhelm Tempel傳記,以及一幅昴宿五星雲的素描,經同意歸入到本資料庫中。星雲向昴宿四延伸的部分在1875年被發現(即NGC 1432),圍繞著昴宿六,昴宿一,昴宿增六和昴宿二的星雲在1880年被發現。完整的昂星團的複雜性,直到1885年到1888年間,巴黎的Henry兄弟和英國的Isaac Roberts發明了第一架天文照相機之後,才被揭露出來。1890年,E.E. Barnard發現星雲物質有一個非常靠近昴宿五的恆星狀聚集中心,它被編入IC星表,編號為IC 349。1912年,Vesto M. Slipher分析了昴星團星雲的光譜,揭露了它們的反射星雲本質,因為它們的光譜與照亮它們的恆星的光譜一模一樣。
本質上來說,反射星雲很可能是分子雲中的塵埃部分,與昴星團無關,只是剛好穿過昴星團而已。它並不是形成星團的星雲的殘餘部分,這可以從以下事實中看出來,星雲與星團擁有不同的徑向速度,它們正以每秒6.8英里,即每秒11千米的速度相互穿越。
根據來自日內瓦的一個小組發表的最新計算結果(G. Meynet, J.-C. Mermilliod, and A. Maeder in Astron. Astrophys. Suppl. Ser.98, 477-504, 1993),昴星團的年齡為1億年。這與早期發表的“權威”年齡大了許多,以前的年齡通常在6千到8千萬年之間(例如,Sky Catalog 2000給出的年齡為7千8百萬年)。還有計算表明,昴星團可以以星團的形式繼續存在約2億5千萬年(Kenneth Glyn Jones);此後,它們會沿著各自的軌道分散成單顆恆星(或是聚星)。
歐洲航天局的天文測量衛星Hipparcos最近直接用視差法測量了昴星團的距離;根據這些測量,昴星團距我們380光年(此前採用的數值是408光年)。新的距離數值需要對昴星團中恆星相對較暗的視星等給出解釋。
昴星團的Trumpler類型被定為II,3,r型(Trumpler,根據Kenneth Glyn Jones的說法)或者I,3,r,n型(Götz和Sky Catalog 2000),意味著這個星團似乎是獨立的,向中心高度聚集或是中等聚集,其中恆星亮度的分布範圍較大,成員星較多(超過100顆)。
昴星團中有些高速自轉的恆星,表面的旋轉速度為150到300千米/秒,這在光譜型為(A-B)型的主序星中是普遍現象。由於這種旋轉,它們一定是(扁圓的)橢球體,而不是球體。這種旋轉之所以能夠被發現,是因為它會使得光譜吸收線變得更寬,更發散,因為相對於恆星的平均徑向速度而言,位於恆星一側的部分恆星表面正在接近我們,而另一側卻在遠離我們。這個星團的快速自轉恆星中最突出的例子是昴宿增十二(Pleione),這也是顆變星,亮度介於4.77和5.50等之間(Kenneth Glyn Jones)。O. Struve曾經預言這樣的旋轉會導致恆星拋出氣體包層,1938年到1952年間,對昴宿增十二的光譜分析觀測到了這一現象。
Cecilia Payne-Gaposhkin提到昴星團中包含著一些白矮星(WD)。這給恆星演化提出了一個特殊的問題:白矮星是怎么出現在一個如此年輕的星團中的?由於存在著不止一顆白矮星,因此可以相當肯定這些恆星原來都是星團的成員星,並不都是被捕獲的場恆星(總之,捕獲過程在這樣一個相當鬆散的疏散星團中效率並不高)。[譯註:場恆星,field stars,是指獨立的,不成團的恆星。] 按照恆星演化理論,白矮星的質量不可能超過大約1.4倍太陽質量的上限(錢德拉塞卡極限,the Chandrasekhar limit),更大質量的白矮星會因為它們自身的重力而塌縮。但是如此低質量的恆星演化得極慢,需要幾十億年才能演化到最後階段,昴星團短短1億年的年齡顯然是不夠的。
唯一可能的解釋是,這些白矮星曾經是大質量恆星,因此它們可以快速演化,但是一些原因(比如強烈的恆星風,鄰近恆星的質量吸積,或者快速自轉)使他們失去了大部分質量。結果,它們可能將大部分質量都拋入太空,形成了行星狀星雲。總之,最後剩下來的恆星(即原來的恆星核)質量一定低於錢德拉塞卡極限,這樣它們才可能演化到穩定的白矮星階段,從而被我們觀測到。
1995年以來對昴星團的最新觀測發現了幾個異常類型恆星的候選者,或者說是類似恆星的天體,即所謂的褐矮星(Brown Dwarfs)。這種迄今為止仍然只是假說的天體被認為質量介於巨行星(比如木星)和小恆星(恆星結構理論指出最小的恆星,即在其生命階段中可以通過核聚變製造能量的天體,質量最少不得低於太陽質量的百分之6到7,即60到70倍木星質量)之間。因此褐矮星的質量應該擁為木星質量的10到60倍左右。理論上,它們可以在紅外光波段被觀測到,直徑與木星相當或更小(143,000千米),密度是木星的10到100倍,因為強得多的引力會將它們壓得更緊。
即使用肉眼,在一般的條件下,昴星團也是相當容易找到的,位於明亮的紅巨星畢宿五(Aldebaran,金牛座Alpha,87號星,0.9等,光譜型K5 III)西北方接近10度的位置。明顯包圍在畢宿五周圍的,是另一個同樣著名的疏散星團,畢星團(Hyades);現在知道,畢宿五並不是畢星團的成員,只是一顆前景恆星(距離我們68光年,而畢星團的距離為150光年)。
在雙筒鏡或者廣角鏡中,這個星團是個壯觀的天體,在1 1/5度的直徑範圍內可以顯示超過100顆的恆星。對望遠鏡來說,即使在最低放大率下,這個星團也大到也無法在一個視場中看到全貌。星團中擁有許多雙星和聚星。昴宿五星雲NGC 1435需要黑暗的天空才能看見,在廣角鏡中觀測效果最佳(Tempel是用一架4英寸望遠鏡發現它的)。
由於昴星團距離黃道較近(只差4度),星團被月亮掩食的現象會經常發生:這是非常吸引人的奇景,尤其對於那些只擁有廉價器材的愛好者來說(事實上,你用肉眼就可以觀測它,不過即使最小的雙筒鏡或者望遠鏡都會增加觀測的樂趣——1972年3月的月掩昴星團是筆者首次業餘天文觀測經歷之一)。這樣的現象可以形象地說明月亮與這個星團之間的相對大小:Burnham指出月亮可以被“塞進由”昴宿六,昴宿一,昴宿五和昴宿二“組成的四邊形內”(在這種情況下,昴宿四,甚至昴宿三都會被月亮擋住)。同樣,行星也會運行到昴星團附近(金星,火星和水星甚至偶爾會從其中穿過),展示出壯麗的景象。