天狼星

1676年，愛德蒙·哈雷于大西洋南部的聖赫倫那島上度過了一年，目的是研究南半球的星空。約40年后，他在1718年對照自己的天體測量和托勒密的《天文學大成》後，發現恆星的自行運動，所以恆星並非“固定的”。大角星和天狼星都有顯著的移動，而天狼星更在1800年間向南移動了30分角（約為月球的直徑）。[27]

天狼星于1868年成爲第一顆被測量出運行速率的恆星。威廉·哈金斯爵士仔細檢查了天狼星的光譜，並觀測到一個顯著的紅移。他認為天狼星以每秒約40公里的速度遠離太陽系。[28][29]雖然比目前測量值（每秒7.6公里）[1]還大上許多，不過那次的測量開始天體徑向速度研究。

Celestia中所見的天狼星A與從天狼星B

天狼星於1793年到1880年間的運動

德國天文學家弗里德里希·威廉·贝塞尔在1844年從天狼星自行運動的變化中推斷出天狼星還有一顆當時未發現的伴星。[30]將近20年之後，美國望遠鏡製作者和天文學家阿凡·格雷厄姆·克拉克（Alvan Graham Clark）在1862年1月31日首次觀測到這顆暗淡的伴星。天文學家稱呼這伴星爲天狼星B，或親切地稱為“小狼”。[31]比較明亮並能被肉眼觀測到的那一顆恆星現在有時候會被稱爲天狼星A。從1894年起，人們觀測到了天狼星系統裏一些明顯的軌道不規則性，因此大家認爲它還有第三顆很小的伴星，雖然此假設未被證實。數據指出，第二顆伴星圍繞天狼星A的公轉周期為6年，其質量只有0.06倍太陽質量。它比白矮星天狼星B要暗5到10級，因此很難被觀測到。[32]最近的觀測數據雖然無法證實它的存在，但有可能是因為其太接近天狼星A，以致於觀測不到。1920年代發現的“第三顆恆星”似乎只不過是一顆背景天體。[33]

沃爾特·亞當斯於1915年在威爾遜山天文台使用一座60英寸（1.5米）反射器觀測天狼星B的光譜，確定其為一顆暗淡的白色恆星。[34]天文學家們就此就斷定它為一顆白矮星，是有史以來第二顆發現的白矮星。[35]羅伯特·漢伯里·布朗（Robert Hanbury Brown）和李察德·土維斯（Richard Q. Twiss）于1959年在卓瑞尔河岸天文台使用他們的光學干涉儀首次測量出天狼星A的直徑。[36]天文學家在2005年利用哈勃太空望遠鏡確認天狼星B的直徑幾乎相等于地球的直徑（12,000公里），不過其質量達到太陽的98%。[37][38][39][40]

早在公元前150年，天文學家托勒密就將天狼星描述為一顆紅色天體，其餘5顆恆星：參宿四、心宿二、畢宿五和北河三都同時被記述作桔黃色或紅色色調的天體。[41]這個不一致性由拉特蘭Lyndon Hall的鄉紳、業餘天文學家托馬斯·巴克發現，他于1760年在倫敦皇家學院的聚會中演講。由於許多其他的星體都能轉變光度，使人們相信這些星體甚至也能轉變顔色。約翰·弗里德里希·威廉·赫歇爾在1839年也注意到了這一點，有可能是因為他兩年前觀測過的海山二所影響的[42]。湯瑪斯·傑佛遜·傑克遜·希在1892年重新提起紅色天狼星的問題，他在1892年出版了幾篇論文，並在1926年出版最後結論[43]。他指出不只是托勒密發現天狼星的紅色，連詩人阿拉托斯、演説家西塞羅、將軍日耳曼尼庫斯都認爲天狼星是紅色的，儘管他們都不是天文學家。[44]塞內卡也把天狼星描述成暗紅色的，比火星的顔色更深。[45]雖然如此，並非所有的古代觀測者都看到紅色的天狼星，如公元1世紀詩人馬庫斯·馬尼利烏斯（Marcus Manilius）把它描寫為“天藍”，4世紀诗人阿維亞涅（Avienus）也一樣[46]。在中國古代，白色是天狼星的標準顔色，公元前2世紀至公元后7世紀若干記錄都記述天狼星呈現著白色的光芒。[47][48]

德國天文學家沃爾夫德·西洛瑟（Wolfhard Schlosser）和沃納·伯格曼（Werner Bergmann）于1985年拿出了一件8世紀的倫巴第手稿，其中包含了都尔的额我略的De cursu stellarum radio。這份拉丁文的文稿教導讀者如何從星辰的位置確定夜禱的時刻，並且描述天狼星是呈現瀰散的紅色。作者據此提出天狼星B當時是顆紅巨星的說法[49]。但是其他的天文學家認為都尔的额我略所描述的應該是大角星[50][51]。

天文學家已經推翻用天狼星A或天狼星B恆星演化的可能性來解釋顔色爭議的理論，因為幾千年的演化時間太短，並且天文學家從星雲的分析中並沒有發現發生過這種演化過程的跡象。[52]與至今還未發現的第三顆星的交互作用也是天文學家提出的可能性之一。[53]其他解釋包括：它被描述成紅色是因為詩詞裏有隱喻凶兆的意思，或是升起時強烈的閃爍使人們以爲天狼星是紅色的。當肉眼觀測它時，天狼星在地平綫不遠處的時候似乎閃爍著紅色、白色和藍色的光輝。[52]

藝術家對天狼星系統的想象圖。天狼星A是較大的一顆。

天狼星A的質量約是太陽的2.1倍。[65][70]天文學家利用光學干涉儀量度出它的半徑，估計角直徑為5.936±0.016mas。它的恆星自轉速度較慢，每秒為16公里，因此星體未明顯成為扁球形。[12]織女一和天狼星B的體積相近，但自轉速度更快（每秒274公里），所以它的赤道地區向外隆起。[71]

天體模型指出天狼星A形成于一次分子雲坍塌，到了1千萬年後，其能源產生已經完全由核聚變提供。它的核心爲對流層，並利用碳氮氧循環製造能量。[12]天文學家預測天狼星A會在形成后10億年（10⁹）内用盡儲存在核心的氫，此時它會經歷紅巨星階段，然後再溫和變成一顆白矮星。

天狼星A的光譜顯示出很深的金屬線，表示一些重于氦的元素增加（如鐵）[12][65]。與太陽相較之下，天狼星A大氣層裏相對于氫含量的鐵含量為${\displaystyle {\begin{smallmatrix}[{\frac {Fe}{H}}]=0.5\end{smallmatrix}}}$，[11]也等於10^0.5，意思是說大氣層中的鐵含量是太陽的316%。因為不太可能整顆恆星都富有金屬元素，所以這些金屬元素其實可能是懸浮在表面的一層薄對流層上。[12]

天狼星B是已知質量最大的白矮星之一，其質量幾乎与太陽的質量相當（0.98 M_☉），是白矮星平均质量0.5~0.6 M_☉的兩倍，但是這麽多物質被壓縮成為地球般大。天狼星B目前的表面溫度為25,200 K。[7]但是由於内部已經沒有能量生成，剩餘的熱量會以輻射的形態放射出去，天狼星B終究會逐漸冷卻，需時超過20億年。[72]

一顆恆星要經過主序星和紅巨星階段才會成爲白矮星。天狼星B成爲白矮星時的年齡比它現在的年齡小一半多一點，約為1億2千萬年前。還是一顆主序星時，它估計有5個太陽質量大，[7]而且是一顆B型星（約為B4-5）[73][74]天狼星B是紅巨星的時候，可能增加伴星天狼星A的金屬量。

天狼星B最初由碳及氧元素組成，這兩種元素是形成天狼星B的已死亡恆星裏的氦核聚變產生的。[7]這些元素被更輕的元素覆蓋，並根據質量來分層，因爲天狼星B有著高表面重力。[75]因此，天狼星B的外層大氣層幾乎為純氫，宇宙中最輕的元素，光譜中也找不到任何其它元素。[76]

天狼星B目前距离主星20天文单位，较远的距离表明目前两星之间不会产生质量传输，因此现在天狼星B不会成为新星。但主星在10亿年后变为红巨星时，主星体积会大大增加，天狼星B将有可能与主星的气体包层产生质量传输，这意味着天狼星B将有可能借由吸积主星的质量成为新星甚至Ia超新星，这个距离的超新星爆发将对地球产生较大影响。

天狼星A

埃希纳·赫茨普龙觀測天狼星系統在天空中的移動路徑後，在1909年提出天狼星屬於大熊座移動星群的結論，是歷史上第一位提出這種看法的人。大熊座移動星團有220顆恆星左右，在太空有相同的移動路徑。其最初形成時是疏散星團的一部分，從此便逐漸脫離引力的牽引。[77]不過，天文學家在2003年和2005年作出的分析卻表示天狼星未必屬於這一星團。大熊座移動星團估計年齡為4到6億年，而天狼星的金屬量和太陽的相似，因此年齡只有2億多年，對於這星團來説太過年輕。[7][78][79]天狼星可能屬於一個“天狼星超级疏散星團”，该疏散星團的明亮恆星可能包括御夫座β、北冕座α、巨爵座β、波江座β和巨蛇座β等。[80]天狼星超级疏散星團500光年以内的三個星團之一，其餘兩個為畢宿星團和昴宿星團，都各有幾百顆恆星。[81]

多貢人是西非馬里地區的一個種族，他們對天狼星有望遠鏡未出現的時代中不可能得知的天文知識。依據馬塞爾·格里奧爾的著作《與 Ogotemmêli的對談》和《蒼白的狐狸》記載，他們早在西方天文學家之前就知道天狼星和它的伴星間存在50年的公轉週期，亦提到環繞天狼星A和天狼星B的第三顆恆星。罗伯特·坦普尔（Robert K. G. Temple）在1976年的著作《神秘的天狼星》中，認為他們知道伽利略衛星和土星環的知識。這是具爭論和猜測性的主題，1978年的《懷疑和察問者》文章認為這是文化污染的結果[93]。最近這種污染被認為是人種學者所造成的[94][95]，其他人則認為這種解釋太過單純了[96]。吉恩洛奇對古利歐文件的研究結果並沒有獲致相同的論斷，特別是圍繞著西基（Sigui）的節慶日。

天狼星經常會出現在通俗文化相關的科幻小說主題上[97]，它也是麥覺理大學校徽標誌和女校友學報的期刊名稱[98]。從18世紀起，英國皇家海軍有7艘船艦被命名為HMS 天狼星，第一艘HMS 天狼星在1788年成為澳洲第一艦隊旗艦[99]，澳大利亞皇家海軍之後又命名了另一艘船為HMAS 天狼星以尊榮這艘旗艦。[100]。美國船艦也用天狼星來命名，例如USNS 天狼星 (T-AFS-8)，而查爾斯·林白駕駛的第一架單翼機模型則稱為洛克希德天狼星[101]。這個名稱在1980年代被三菱馬達作為三菱天狼星引擎的名稱[102]。北美洲衛星收音機公司的CD收音機在1999年11月以「夜空中最明亮的恆星」更名為天狼星衛星收音機[103]。J·K·羅琳在哈利·波特系列小說中，以天狼星作為哈利教父的名字，他的全名是天狼星·布萊克，他的動物造型是一隻巨大的黑狗[104]。

作曲家卡爾海因茨·施托克豪森曾經數度宣稱他來自天狼星系內的一顆行星[105][106]，並且他的音樂許多都是參考這顆恆星的。