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五车二

五车二

五车二（英文名：Capella），拜耳命名法中又称御夫座α（α Aurige，简称：α Aur），是全天第六亮星。五车二的距地距离为42.92光年，赤经为05h16m41.35871s，赤纬+45°59′52.7693″，在冬季，五车二与天狼星、南河三、参宿七、毕宿五、北河三一同构成“冬季大钻石”。

五车二作为一群星的集合，其中A为主星，B、C、D、E、F、G、HL均为目视伴星。主星五车二A作为一对分光双星，由均为巨星的Aa和Ab组成。其中Aa正在膨胀，并向渐近巨星支演化，Ab仍处于亚巨星阶段，正在向红巨星分支膨胀和冷却。五车二A的主星Aa的表面温度约为4900K，半径为12.2±0.2倍太阳半径，质量为2.5687±0.0074倍太阳质量，在所有波长上的光度大约是太阳的79倍，主星的自转速度为4.1±0.4km/s，需要104±3天完成一次自转。而伴星Ab的自转速度比主星快，仅需要8.5±0.2天即可完成自转。它的表面温度大约是5700K，半径为9.2±0.4倍太阳半径，质量为2.4828±0.0067倍太阳质量，全波长的光度约为太阳的73倍。两星在所有波长上的辐射量上，主星是比较亮的，但在可见光的波段上，主星却较为黯淡，视星等为+0.91，而伴星的视星等为+0.76。另外，五车二HL为两颗红矮星，与A星系统相距10000天文单位。

在中国天文学中，因它是星官五车中的第二颗星，所以被称为五车二。五车二的英文名称Capella源自拉丁语，意为（小）雌性山羊。

命名

在中国天文学中，因其是星官五车中的第二颗星，后被称为五车二。五车二的英文名称Capella是拉丁语，意为（小）雌性山羊。2016年7月，国际天文学联合会组织恒星名称工作组（WGSN）的第一份公告包含了WGSN批准的前两批名称的表格，其中包括了五车二。Capella现在已被列入IAU恒星名称目录，也适用于拜耳名称御夫座α（α Aur）恒星。

另外，五车二在弗兰斯蒂德命名法（Flamsteed designation）中被命名为13 Aurigae。在其他星表中的编号为ADS 3841、CCDM J05168+4559和WDS 05167+4600等。

观测历史

早期观测

公元前20世纪，阿卡德的铭文中已提及五车二。其与山羊相关的象征意义可以追溯到美索不达米亚天文学。在公元前7世纪的《巴比伦纲要》中，五车二与一个被称为“GAM”“Gamlum”或“MUL.GAM”的星座有关。GAM是指一把弯刀或者鞭杖，可能是指代五车二本身，也可能是指御夫座整体。后来的贝都因（Bedouin）天文学家认为星座可以用动物形象来指代，每颗星代表一种动物，其中御夫座的恒星是由一群山羊组成，类似组合也出现在希腊神话中。在英国文学中，五车二称为牧羊人之星。而在古典时代，五车二被视为雨的预兆。

始建于公元前275年左右的墨西哥瓦哈卡州蒙特阿尔班山古代遗址的J号建筑，与该遗址内其他建筑的方向不同，J号建筑的台阶与当时五车二的升起方向垂直排列，这样站在建筑门口向外看的人就可以直接面对五车二。

观测双星

1899年，利克天文台的威廉·华莱士·坎贝尔（William Wallace Campbell）教授依据光谱数据，宣布五车二是一个双星系统。他注意到从1896年8月到1897年2月拍摄的照片，第二个光谱似乎叠加在第一个光谱上，并且在9月和10月向紫外方向存在克里斯蒂安·多普勒位移，在11月和2月向红外方向存在多普勒位移。1899年7月，英国天文学家休·纽奥尔（Hugh Newall）在剑桥大学利用64厘米望远镜的四棱镜分光镜观察了五车二的复合光谱，也得出了它是一个双星系统的结论。

1914年，芬兰天文学家埃利斯·拉格纳·弗鲁杰姆（Elis Ragnar Furuhjelm）观察到五车二有一颗微弱的伴星，由于其固有运动与五车二相似，因此可能与五车二有物理联系。20世纪30年代，英国天文学家亚瑟·埃丁顿（Arthur Stanley Eddington）在研究恒星质光关系时，就利用了五车二的基本参量。后来有人发现其可见光波段亮度有周期为300多天的小幅变化，并用光斑干涉法在照片上分辨五车二的两颗子星。1936年2月，卡尔·斯特恩斯（Carl L. Stearns）观察到这个伴星可能是其自身的两倍。同年9月，杰拉德·库伊伯（Gerard Kuiper）证实了这一点，这对星被指定为五车二H和L。

许多观察者尝试辨别五车二这些星的组成部分，但未成功。1919年，五车二首次被威尔逊山天文台的约翰·安德森（John Anderson）和法兰西斯·毕斯（Francis Pease）以干涉测量解析出来，这是首次成功以干涉测量解析太阳系以外的天体。1977年，法国发表了用两架望远镜所作的干涉观测，测出五车二两子星角直径分别为5.2±1.0毫角秒和4.0±2.0毫角秒。1994年，威尔逊山天文台依据马克III恒星干涉仪的观测结果，发表了关于五车二的一个高精度轨道数据。次年9月，研究人员利用剑桥光学孔径综合望远镜对五车二进行成像，五车二成为第一个被光学干涉仪成像的天文对象。

X射线源

1962年9月20日和1963年3月15日，Aerobee-Hi火箭两次飞行探测到并确认了御夫座中一个X射线源（位于赤经05时09分，赤纬+45°），被确定为五车二。1974年4月5日，研究人员对五车二进行X射线观测，当天进行了一次校准火箭飞行姿态控制，恒星传感器把有效载荷轴指向五车二。在这段时间内，恒星传感器与X射线反射器系统共同检测到了0.2-1.6keV范围内的X射线。五车二被探测到较强的X射线辐射，其强度超过了太阳X射线辐射强度的10000倍以上。

五车二的X射线光度（LX）约为1024W（1031erg/s），其X射线主要来自最大质量恒星的冕层。研究人员通过使用HEAO 1X射线望远镜获得的五车二冕层X射线光谱，显示其冕层温度很高，但这高温需要存在磁场约束。

物理性质

尽管肉眼看五车二为一个亮星，但实际上它是由多颗恒星组成的。其中最明显的是主星五车二A，它的附近还存在多颗视线上的伴星，与其一起被列入各种多恒星星表中。《华盛顿双星星表》列出了五车二A、B、C、D、E、F、G、H、I、L、M、N、O、P、Q和R等恒星。但红矮星H和L是一对紧密的伴星，与明亮的A星处于相同的距离，并且与其一起在太空中国移动通信集团。五车二A本身是一对分光双星，由均为巨星的Aa和Ab组成。这对巨星与H、L相隔723''。

美国天文学家罗伯特·伯纳姆（Robert Burnham Jr.）采用了一个比例模型来描述五车二多星系统，其中五车二A由直径13英寸和7英寸、间隔10英尺的球体表示。红矮星H和L各自直径为0.7英寸，它们相距420英尺。

五车二A

组成

五车二A是由两颗巨星组成，它们每104.02128±0.00016天互相绕行一次，半长轴为0.74272±0.00069个天文单位。其主星的表面温度大约是4900K，半径为12.2±0.2倍太阳半径，质量为2.5687±0.0074倍太阳质量，在所有波长上的光度大约是太阳的79倍。伴星表面温度大约是5700K，半径为9.2±0.4倍太阳半径，质量为2.4828±0.0067太阳质量，全波长的光度约为太阳的73倍。虽然在所有波长上的辐射量上，主星是比较亮的，但是在可见光的波段上，主星却较为黯淡，视星等为+0.91，而伴星的视星等为+0.76。

现代惯例将更亮的且较冷的那颗恒星指定为Aa，其光谱类型通常在G2和K0之间，其R-I色指数和U-B色指数均为+0.44、B-V色指数为+0.80、V-R色指数为−0.3。较热的伴星Ab的光谱类型为后期（较冷）F或早期（较热）G。这两颗星的MK光谱类型已被多次测量，并且它们都一致被指定为III级光度，即都为巨星。因主星的谱线更为清晰，复合光谱以主星为主；而伴星的谱线由于其快速旋转而变宽和模糊。近期的研究表明具体光谱类型为K0III和G1III，但旧的数值仍被广泛引用，如《亮星目录》中的G5IIIe+G0III或埃根（Eggen）的G8III+G0III。

距地距离

根据依巴谷卫星测量的每年76.20毫角秒（误差幅度为0.46毫角秒）的视差偏移。据此估计，五车二A距离地球42.8光年，误差为0.3光年。另一种测定距离的方法是通过轨道视差，得到的距离为42.92光年，误差仅为0.1%。据估计，五车二A在过去距离太阳系较近，距离太阳系不到29光年（大约在237000年前）。在这个距离上，五车二A的视星等为-0.82，与今天的老人星相当。

1960年，美国天文学家奥林·艾根（Olin Jeuck Eggen）通过分析五车二的恒星视运动和视差，得出结论：五车二是毕宿星团的一员。该星团的成员具有相似的年龄，且那些质量约为太阳质量的2.5倍的成员在耗尽了核心的氢储备后，已经脱离了主序阶段，正在膨胀并冷却成红巨星。

演化与寿命

经计算，五车二A中的两颗星每104.02128±0.00016天绕行一次，半长轴为111.11±0.10百万km（0.74272±0.00069天文单位），大致相当于金星和太阳之间的距离。这对恒星不是一个食变双星，即从地球上看，两颗恒星都不会从另一颗前面经过。即使在主星处于红巨星阶段时，这两颗恒星相互之间的距离太远，以至于它们的洛希瓣都没有被填满，也没有发生任何重要的质量转移。

据估计，这些恒星的年龄为5.9亿至6.5亿年，这两颗星在主序阶段可能处于光谱型A的高温端，类似于织女一。它们现在已经耗尽了核心氢并演化脱离了主序，其外层正在膨胀和冷却。尽管伴星属于巨星光度级，但在赫罗图上的赫罗间隙内，伴星仍处于亚巨星阶段，正在向红巨星分支膨胀和冷却。更大质量的主星已经经过了这个阶段，它的最大半径达到了太阳的36到38倍。主星现在是一颗红团簇星，其核心将进行生产碳与氧的三alpha反应。研究表明主星正在膨胀，并向渐进巨星支演化。

其他参数

每颗恒星的自转周期可以通过观察其光谱线多普勒频移的周期性变化来测量。五车二Aa、Ab的自转速度是根据它们的转轴倾角、自转周期和大小得知。五车二Aa的自转速度为4.1±0.4km/s，需要104±3天完成一次自转，而五车二Ab的自转速度要快得多，为35.0±0.5km/s，仅需要8.5±0.2天完成一次完整自转。当恒星膨胀成为巨星时，所有星体都会发生自转制动，双星系统也会受到潮汐制动。五车二Aa由于自转制动，目前其自转周期和轨道周期基本一致。

长期以来，五车二A被怀疑具有轻微的变星性质。它的亮度振幅约为0.1等，这意味着它有时可能比猎户座的参宿七、参宿四和织女一更亮或更暗，而这些星也是变星。该系统被归类为RS Canum Venaticorum变星，这是一类具有活跃色球层、会产生巨大星斑的双星，但在变星总表中仍然被列为疑似变星。与RS CVn系统不同的是，较热的五车二Ab具有更活跃的大气层，因为它位于赫罗间隙内，且正在改变其角动量并加深对流区。

伴星

五车二HL

五车二的第七个伴星，即H，与主星存在物理关联。其作为一颗红矮星，与A星系统的距离约为10000天文单位。它有自己的伴星，即一颗更暗的红矮星。该星1935年被发现时距离H为1.8″，在双星星表中，它被称为L。2015年，这两颗恒星的距离增加到3.5″。格利泽近星星表将这个双星系统标记为GJ 195，这两颗恒星也被分别称为GJ 195A和B。而且这两颗星在视星等上有3.5倍的差异，但在红外波长下差异要小得多。

2015年，研究人员依据这两颗星的300年轨道周期，根据它们的红外星等，得出GJ 195A和B的质量分别为0.57倍太阳质量和0.53倍太阳质量。

目视伴星

五车二A的六颗目视伴星是在五车二H之前发现的，一般只称为五车二B到G。尽管它们在天空中看起来都比HL更近，但它们与五车二A没有物理上的联系。

观测

五车二的平均视星等为+0.08，在御夫座中是最亮的星体，也是夜空中第六亮的恒星，还是北半球第三亮的星星（仅次于大角星和织女一）。其作为北纬40°肉眼可见的第四亮星，呈现出黄白色。在用望远镜进行日间观察时，因与蓝天的对比，黄色更为明显。

五车二比其他一等星更接近北天极。它在南纬44°以南地区是不可见的，在北纬44°以北的绕极地地区，五车二全年都位于地平线以上。五车二和织女星位于北极点的两侧，与极点的距离大致相同，以至于连接两颗星的假想线会穿过北极星。此外，位于猎户座和北极星之间的五车二，在12月初的午夜时分达到夜空中的最高点，并被视为北半球冬季天空中的一颗突出的恒星。冬季是一年中可见亮星最多的季节。“冬季大三角”中的天狼星与南河三还有另外的“组别”，它们与猎户座的参宿七、金牛座的毕宿五、御夫座的五车二、双子座的北河三连成一个不规则的六边形，被称为“冬季大钻石”。其中，五车二、参宿七全天恒星亮度排名分别为第六、第七。