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星星知我心 誰知新星的心?

吳京
・2014/10/22 ・2159字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

四百多年前的天空中出突然出現了一顆不尋常的星星,被中國人記錄下來。《明實錄》載:「隆慶六年十月初三丙辰(1572年11月8日),客星見東北方,如彈丸,出閣道旁,壁宿度,漸微芒,有光,歷十九日。」客星,是中國古代欽天監對彗星、新星或超新星的稱呼。

三天後(1572年11月11日),第谷(Tycho Brahe)在北歐冷洌的星空中也發現了此星,他寫下「De nova et nullius aevi memoria prius visa stella (“Concerning the Star, new and never before seen in the life or memory of anyone”)」。雖然這顆星不是最早被記錄的新星,而且中國的記錄也比較早,但考量第谷的弟子克普勒提供了肩膀給偉大的牛頓站,後世的天文學界沿用nova(新星)一詞來稱呼這種突然爆亮的天體,而「客星」一詞就被塵封在中國古天文學字典裡了。

新星模型示意圖。Credit:David A. Hardy (www.astroart.org )
新星模型示意圖。Credit:David A. Hardy 

俱載,這顆被第谷記錄為nova的星星持續亮了一年多,直到1574年才漸漸暗去。依現代天文學的分類,第谷新星(Tycho’s Nova)事實上是顆超新星(Super nova),而現代被定義為新星(nova)的天體,爆亮後就開始逐漸暗淡,頂多百來天,亮度已不到原本的1/16了。考量到新星發亮的時間那麼短,以後筆者如果要開一間3C賣場,斷然不會以此命名。

目前天文學界認為新星形成於具有白矮星的雙星系統中,雙星中的另一顆伴星可以是主序帶的恆星或紅巨星。當兩顆星體過於接近時,白矮星的引力會吸走伴星外部的氫氣或氦氣,堆積在其表面上,堆積的氣體會因重壓而升溫,當溫度超過某一臨界時,會發生不可逆的熱失控現象,釋放大量的能量,把部份累積的氣體吹散,是為新星爆炸。其爆炸僅在白矮星表面,若本體也炸了,就不是新星,而是Type Ia型的超新星

這個故事告訴我們,故意跟你走的近的人,也許是想一點一滴吸乾你;另一方面,也教導世人不應貪得無厭,否則會爆炸。研究新星是一門具有醒世哲思的學問。

2012月,一顆編號V959 Mon的新星光芒傳到地球,又向世人透露了新的訊息。NASA的費米伽瑪射線太空望遠鏡在V959 Mon上偵測到了伽瑪射線(後稱γ-ray),γ-ray是電磁波中能量最高的波段,一般而言,天體必需具有高速且密集的基本粒子,使又擠又快的粒子相撞,才會發出γ- ray。原本新星的理論模型中,並沒有如此的環境,而實際觀測的資料中,也只有另一顆新星曾發出過γ- ray,但那顆白矮星的伴星為米拉變星,V959 Mon是第一顆伴星為主序帶恆星而被發現有γ- ray的新星。從V959 Mon之後到2013年之間,NASA又陸續找到了三顆發出γ- ray的新星,然而,新星為何會發出γ- ray仍無定論。

V959 Mon的γ-ray被觀測到時,美國的甚大天線陣(Very Large Array)也在該方位偵測到大量的無線電波訊號,接著利用甚長基線干涉測量(Very-long-baseline interferometry)技術的無線電波天線也紛紛投入觀測V959 Mon的行列。分析後,天文學家認為這是由同步輻射所發出的無線電波。所謂同步輻射是指帶電荷的粒子在以接近光速的速度運動時,受磁場影響而轉彎,所伴隨發出的電磁波的現象。這種現象與產生γ-ray有一個共同要件,即高速運動的基本粒子。因此天文學家可藉由解析度高且較無雜訊的無線電波影像來推論新星發出γ-ray的狀況。

V959 Mon的無線電波影像在首次偵測到後就逐漸擴大,在一百多天後,形成兩團無線電波發射源,各自朝相反方向遠離。來自美、英、中、德、加等國共17個單位的19個學者在持續觀測此影像的六百多天後,建立了讓新星發出γ-ray的模型。他們認為新星爆炸時,一部份的粒子會從雙星互繞的運動中獲得角動量,而大致沿公轉平面被甩出去;不久後,另一部份噴發出的粒子會以更快的速度被雙星系統的星風吹出去。在這兩集團的接面處,粒子有相當高的碰撞機率,這就是新星發出γ-ray的原因及地方。

V959 Mon 模型,黃色為角動量甩出的粒子們、藍色是持續被吹出去的粒子們。Credit:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
V959 Mon 模型,黃色為角動量甩出的粒子們、藍色是持續被吹出去的粒子們。Credit:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

這項研究結果於2014年10月被發表在知名的科學期刊nature上。相傳17個單位天文學家們利用觀測至2013年初的數據就已經把此模型建立好了,剩下近2年的時間則在爭論文章發表後誰的名字要排前面。天文學家相信,發出γ-ray會是新星的普遍行為,而這個模型讓我們更能瞭解新星的內心世界。

參考資料:

  1. Radio Telescopes Unravel Mystery of Nova Gamma Rays. NRAO [8/10/2014]
  2. Binary orbits as the driver of γ-ray emission and mass ejection in classical novae” Laura Chomiuk, Justin D. Linford,Jun Yang,T. J. O’Brien,Zsolt Paragi, Amy J. Mioduszewski,R. J. Beswick,C. C. Cheung,Koji Mukai,Thomas Nelson,Valério A. R. M. Ribeiro,Michael P. Rupen,J. L. Sokoloski, Jennifer Weston,Yong Zheng,Michael F. Bode, Stewart Eyres,Nirupam Roy & Gregory B.Taylor, Nature514, 339–342 (16 October 2014) doi:10.1038/nature13773
  3. 本文諸多天文名詞及解釋均來自於201410月之wiki百科資料。

特別感謝 對天文很有興趣的專業攝影師歐弟 協助審閱本文。  

本文轉載自作者部落格吳京的量子咖啡館

 

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吳京
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正職是二個娃兒的奶爸,副業為部落格《吳京的量子咖啡館》之館主。為人雜學而無術、滑稽而多辯,喜讀科學文章,再用自認有趣的方式轉述,企圖塑造博學又詼諧的假象。被吐嘈時會辯稱:「不是我冷,是你們不懂我的幽默。」


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都是星星惹的禍之「疫」薄雲天

臺北天文館_96
・2022/01/26 ・5008字 ・閱讀時間約 10 分鐘
  • 文/歐陽亮|天文愛好者,中華科技史學會會員,曾獲 2001 年尊親天文獎第二等一行獎,擔任 2009 全球天文年特展解說員。

疫情最近席捲了地球上的人類,擾亂了日常生活的規律。在這個戶外活動驟減與無法出門觀星的時刻,宇宙彼端那些遙遠的星辰們,是否也會像近來野生動物的「生態大爆發」一樣,紛紛蜂擁而出、顯現特別活躍的異象呢?

如果對宇宙尺度有些概念的人,就會知道這當然不可能。地球並不是宇宙中心,星星們怎麼會在意並企圖影響微塵般的地球呢?只不過古人並沒有被現代科學衝擊過,所以直覺上理所當然會認為地球是最重要的,其他星星的一舉一動都在暗示或警告著自以為萬物之靈的人類。於是,天文學跟疾病就有了交集,不論東方世界或西方世界都是一樣。

幾百年前,西方的占星術竟然是提供流行病爆發預報的唯一途徑。表面上看起來,這種預報似乎很有科學精神:他們先列出過去疾病大流行時刻,再與當時的天象進行比較,企圖找出兩者關係。[1]曾經在全球肆虐的黑死病,是歷史上致死人數最多的流行病,當時的占星學者就曾找出彗星、日食、木星合土星、或火木土三星在同方位等徵兆預言了這次災難。然而這有點像是現在的疫情指揮中心竟依照天空異象來發佈防疫警戒一樣荒謬,而這些預言也無法幫助那些被病魔纏身的人們脫離苦海。[2]

至於在東方的古代,中國的占星術除了預言各種宮廷禍亂與兵災饑荒之外,也可用來預測大規模的流行病,古人的字典《說文解字》說:「疫,民皆疾也。」《字林》則寫:「疫,病流行也。」都以「疫」來稱呼流行病,不過「疫」其實包含了許多種傳染病或流行病,例如鼠疫、瘧疾、天花、霍亂、流感等,占星書並沒有依病症去明確細分。現在我們當然不會再將這些預測當真,不過仍可藉此觀察一下古人會把哪些天象視為疫病徵兆,並且猜猜看為什麼會有這些聯想。

首先來看歷代正史有關「疫」的占辭。《史記.天官書》寫著「亢宿:亢為疏廟,主疾…氐為天根,主疫」(圖 1),但到了《晉書》、《隋書》、《宋史》就變成「亢宿主疾疫」,疾已擴張到疫的範圍。不過雖說亢、氐兩宿主疾疫,但是也有許多其他星官跟疫病有關。若不計牛馬等動物的疫情,就有以下幾十種天象預兆[3](二十八宿僅寫宿名,如牛宿寫為牛,但南方七宿的星宿則寫為七星):

  1. 日暈在亢、觜
  2. 月入犯牛、鬼、南河、人星
  3. 月食在壁
  4. 月暈在氐、尾、奎、柳
  5. 土星入鬼、昴、五車
  6. 火星入犯斗、鬼、井、守胃
  7. 金星入氐、犯鬼、守觜
  8. 水星犯守尾、七星、張、軫
  9. 木星守婁、觜、參、犯軫
  10. 彗星在亢、氐、人、大陵
  11. 妖星、長星出現(可能指彗星)
  12. 白色客星犯六甲
  13. 客星犯人、大陵、老人、守南河
  14. 赤流星入天市垣、犯木星
  15. 大陵中星繁

其中只有「大陵中星繁」較容易理解,因為陵指陵墓,其星若繁盛明亮就不太吉利,相較於其他天象算是比較直觀的。不過依亮度變化來占測吉凶,容易被大氣影響而難以判斷、不易應用。例如關於歷代北斗的占驗記錄只有月暈、彗星與流星,並沒有亮度的實際運用。

圖 1. 《史記.天官書》之亢宿與氐宿記載(圖右),兩星宿皆位於角宿東方(圖左) 圖/歐陽亮繪

至於日暈、月暈之類的大氣現象,在古代也被視為天文異象的一種(圖 2)。還有白蒼赤黑等各色雲氣,同樣能拿來占卜,它們也許是指大氣層內的雲霧、也可能是指極光。

圖 2. 《宋史》日暈占辭(圖右)與日暈照片(圖左)。圖/歐陽亮攝於臺北,2020 年 7 月 18 日上午 10 點

再來看古代占星術之集大成作品《開元占經》,這本由唐朝天文官瞿曇悉達所主持編纂的術書,保留許多東周時期恆星觀測數據,可視為中國最早星表[4],其記錄的星官位置與星數,依然對現在的天文史研究有幫助。而書中不常被關注的占星部份,與疫有關的占辭更是遠多於正史。[5]其中與正史重覆者包括:月暈在柳、月入南河、亢宿有彗星、木星守婁觜參、火星守胃入鬼、土入守鬼昴舍五車、金星犯鬼守觜、水星犯守尾七星軫、大陵星明、赤流星入天市垣等。

《開元占經》比較特別的是敘述了三種無疫情的徵兆:「亢星明大,民無疾疫」、「王良附路星明…萬民無疫癘之殃」、「潢星明」。由於星占的主要功能是預警,所以報憂的天象必然比報喜的數量多。另外卷九十三的季節錯亂現象則可能是曆法出現誤差所造成。

相較之下,淵源於魏晉時期的《三家星官簿贊》,只有從官與疾病有關,其他皆未提及病疫。唐代的《敦煌寫本》Pelliot chinois 2512 則提到亢宿「主疾,動,人多病」,但氐宿「主傜伇,動者,人伇苦」,與正史所主之「疫」變成同音不同字了(圖 3)。[6]其他與疾病相關的只有三個。

圖 3. 《敦煌寫本》Pelliot chinois 2512 所寫的亢氐兩宿,圖/法國國家圖書館

天文要錄》是一本類似開元占經的古書,由唐初的李鳳編撰[7],收錄了一些開元占經沒有的占星家占辭,例如昆吾、唐昧、挺生、公連、紫辨、三靈紀、勑鳳符表、九州分野星圖等。此書殘抄本在日本,且其中錯字非常多。它與開元占經的共同點是繁蕪瑣碎且矛盾,因為都是集各家占辭而成。

此書關於疫的占辭也遠超過正史[8],與正史相似的天象包括:月暈尾、辰星犯守尾、歲星守參、月守凌鬼、熒惑入舍居守鬼、填星入留舍守鬼、太白入留舍鬼、辰星守凌七星、大陵星繁、月行南河中、客星守南河等。若再跟正史與《開元占經》都有的天象相比,交集頗多(包括辰星犯守尾與七星、歲星守參、熒惑入鬼、填星入鬼、太白入鬼、大陵星繁、月行南河中等),原因是由於兩書其實有部份來源相同。

值得注意的是,《開元占經》與《天文要錄》同時記載了行星跑到天津、螣蛇、王良、閣道、文昌、北斗等星官(圖 4),甚至還能進入紫微與北極(圖 5)!而在南方竟然也可犯軍市、野雞、天廟等非常遠的星官。這是不可能發生的天象,因為這些星官離黃道至少 30 度。[9]目前已知五大行星大約都在黃道上下 10 度以內運行,若考慮東周時期測量誤差最多可達 7 度[10],並放寬為 10 度,兩者相加也頂多 20 度。兩千年前若真的有五星脫離黃道面南北各 30 度的劇烈變動,那麼現在我們應該難以預測它們的軌道。

圖 4. 天津、螣蛇、王良、閣道等星官距離黃道(左下方)至少 30 度。圖/歐陽亮繪
圖 5. 文昌、北斗、紫微與北極距離黃道(右下方)至少 30 度。圖/歐陽亮繪

除此之外,這兩本占書還描述了更詭譎的現象,變色、變暗、變不見都不稀奇,有個「卷舌」星官竟然能夠變直或舒張(圖 6)!若有同好親眼看見,請先確認是否認錯星或酒精濃度偏高,若都沒有,請趕緊拍照並連絡天文館。另外書中還有北斗晝見、月犯北斗、月掩北斗,也是令人驚異但不會出現的天象。

圖 6. 《天文要錄》的卷舌占辭(圖右),同一占辭在《開元占經》則寫為:「卷舌星曲如舌,即吉;舌直,天下多口舌之害」。卷舌星官位於五車旁。圖/歐陽亮繪

乙巳占》是由唐代傳奇人物李淳風所撰,但沒有他另一本預言著作《推背圖》有名。此書「採摭英華,刪除繁偽」,比起同時代的《天文要錄》或是稍晚數十年的《開元占經》都精簡許多,因為李淳風對占星術的看法比較有個性,認為「多言屢中,非余所尊」,並不尊崇靈驗,而是將之視為一種「權宜時政,斟酌治綱,驗人事之是非,托神道以設教」的輔政措施。若「天降災祥以示其變」,就是在提醒帝王修德以禳之。他還用「唯爾學徒,幸勿膠柱」來指導後學者,不過唐宋之後各種因素讓古占星術逐漸沒落,反而是占卜個人命運的另一種占星術風行起來,這應該是李淳風預想不到的吧?

此書刪去許多不可能發生的凌犯[11],有關疫病者也較少,其中與正史相近的天象包括:月犯鬼、熒惑守胃、熒惑入鬼、太白入氐入鬼、彗星出氐。相同於前述兩書與正史交集者,只有熒惑入鬼、太白入鬼兩筆。這也許是由於鬼宿的字面意思所造成的聯想?

占星術是統計學嗎?

地球上常有疾病流行,天上也常出現古書所寫的疫病徵兆,兩者皆五花八門不可勝數,而正史與占書都記載過的「疫」象交集,就一定跟疫情有顯著關連嗎?其實,統計上常常有看似相關卻沒有因果關係的例子,若不問因果,只是強行找出相關性,有時候反而會被誤導得更嚴重。占星的原則是「凡天變,過度乃占[12],只對異象占卜,不占卜經常出現的,否則各種災變就會有難以置信的週期性,降低占星家自己的可信度。不過在某些週期尚未發現前,古人就先用來占卜了,例如《開元占經》蒐集的古籍資料中就有許多行星逆行或守於某宿,但對於現代人來說,只是再平常不過的現象罷了。

另外,占辭會依星官重要性而設定,因此遠離黃道的重要星官(如北極)也會有五星凌犯占辭,而在黃道附近但不重要的小星官就不太記載五星犯守了。這很明顯地說明,號稱是大數據資料庫的占星術並不是依靠曾經發生過而記錄下來的統計,而是占星家為了用異象占卜,憑空想像出五星犯紫微或北極等過度奇異的天象。科學最基本的原則是「符合觀測」,但是這些古書顯示,占星術並沒有達到這個標準。[13]書中許多聳人聽聞的災禍,就像現在網路上容易被轉傳的疫情謠言一樣,都是不知真假、難以查證、讓人看到的當下常震驚到「不能只有我看到」。你想要相信純粹想像而非統計出來的古書,還是不斷依觀測而修正的科學呢?

附註

  1. 江曉原《12 宮與 28 宿:世界歷史上的星占學》,遼寧教育出版社,2005,頁 193。
  2. 江曉原《12 宮與 28 宿:世界歷史上的星占學》,頁 131。
  3. 各正史之原文詳列於此連結,至於形容行星運動之「近犯合乘出入居處宿舍留守」等現象可參考盧央《中國古代星占學》,中國科學技術出版社,2007,頁 403~405。
  4. 潘鼐《中國恆星觀測史》,上海學林出版社,2009,頁 77。
  5. 《開元占經》相關占辭資料詳列於此連結
  6. 資料來源:法國國家圖書館
  7. 此書記錄了兩筆甘氏星官觀測數據,說明甘氏星表曾經存在。詳見潘鼐《中國恆星觀測史》,頁 99。
  8. 天文要錄》相關占辭資料詳列於此連結
  9. 上述星官即使因歷代變遷,位置也未曾偏移超過 20 度以上。接近星官創始期的石氏星表雖然曾被質疑是後人在唐代才測得,但仍可比較唐宋之際星官改變,詳見《所謂名字,能流傳多久不變?古星象流傳千年的轉變─石氏星表與宋代星表之比較》。比較結果可發現,兩星表的星官變化不大,故不是星官變遷所造成的問題。
  10. 潘鼐《中國恆星觀測史》,頁 32。
  11. 此書註解指出:「攝提非月行之所及」,因為攝提距離黃道 20 度,不過無法確定註解是否本人所作。《乙巳占》相關占辭資料詳列於此連結
  12. 語出司馬遷《史記.天官書》。
  13. 即使有部份占辭真的應驗,也可能是被人為處理過、或事後諸葛找出的對應關係,詳見趙貞《唐宋天文星占與帝王政治》,北京師範大學出版社,2016,頁 278。

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