共生星 (symbiotic star)
具有共生光譜的恆星。光譜中既有低溫恆星的吸收綫，又有高激發發射綫，屬於低溫特徵的譜綫有ＴｉＯ分子帶以及ＣａⅠ和ＣａⅡ等譜綫，屬高溫特徵的有ＨｅⅡ、ＯⅢ和更高次電離原子的發射綫和禁綫，光度增大時還出現Ｂ型氣殼光譜。一般認為它們是由一顆紅巨星和一顆Ｂ型或Ｏ型的亞矮星組成的雙星，兩顆子星有一個共同的氣殼包圍着。已發現約５０顆，如仙女座Ｉ、飛馬座ＡＧ等。共生星這一名稱最早是梅裏爾在1941年命名的。
這種在光譜中既出現低溫吸收綫又出現高溫發射綫的恆星。1941年梅裏爾首先把這種光譜性質很不相同但又互為依存的星取名為共生星。它們的光變具有準周期的類新星爆發特徵﹐並有小振幅的快速非周期光變﹐1969年博亞爾丘剋提出共生星的三個判據﹕晚型星光譜的吸收綫(如tio帶﹐cai﹐caⅡ等)。heⅡ﹐oⅢ或更高電離電位原子的發射綫(發射綫的寬度不超過每秒 100公裏)。亮度的變化在幾周內達到3個星等。目前﹐已發現的共生星約有50顆(包括不肯定的)﹐典型星是仙女座z。共生星的光度與譜變有一定的相關性﹕往往當光度增強時﹐晚型吸收譜和高激發發射綫減弱或消失﹐b型氣殼譜增強﹔當光度變弱時﹐晚型吸收譜和高激發發射綫又重新出現或加強。共生星的空間分佈與行星狀星雲相似﹐集中在銀道面附近﹐屬年齡較老的盤星族。
共生星是單星還是雙星一直是有爭論的。單星說認為共生星是小而熱的藍星﹐周圍有一個變化的星周殼層。雙星說認為共生星是由一顆晚型冷星和一顆低光度的熱星組成的﹐它們有一個共同的氣體包層﹔假定冷星是正常巨星﹐則熱星在赫—羅圖上位於主星序的下方﹐與行星狀星雲的中心星﹑某些新星的熱子星位置相近。
一對罕見共生星之間的粗暴關係可能已經製造出了一個外形奇特的氣體星雲，像兩個巨大的沙漏似地背靠背挨在一起。
在地基望遠鏡拍攝的圖片上，它看起來衹是一個巨大的沙漏狀星雲。但是在這張 nasa 哈勃太空望遠鏡拍攝的圖片上，可以看到有一個更小的明亮星雲隱藏在較大星雲的中心。這一整個星雲被天文學者稱作“南天蟹狀星雲” (he2-104) ，因為用地基望遠鏡觀察，它的外形像一隻大螃蟹的身體和腳。這衹大螃蟹有好幾光年長。
在這廣角行星際二號攝影機拍攝的圖片裏卻找不到這樣奇特外形的製造者。它們是一對衰老的恆星，被埋藏在大星雲中央的那個小星雲發出的強光中。其中一顆是膨脹的紅巨星，它的核燃料已經耗盡，外殼隨着強大的星際風嚮外不斷流瀉。它的同伴是一顆熾熱的白矮星，一個燃盡恆星傢族中的怪異成員。這樣由一顆白矮星和一顆紅巨星組成的不對稱恆星係統被稱為共生星係統。紅巨星也是一顆 mira 變星, 脈動的紅巨星和它的伴星相距遙遠，它們兩個之間互相轉一圈需要花上 100 年之久。
天文學者推測，這兩顆星之間的並互關係可能會引發其外層物質的突然爆發，氣泡狀的星雲因之而得以形成。它們之間的關係好比在天上的一場貓捉老鼠遊戲：紅巨星將它自身的物質以星際風的形式拋入太空，白矮星則將其中的部分捕獲，據為己有。結果是在白矮星周圍形成了一個不斷增大的塵埃圓盤，圓盤圍繞着它熾熱的表面不停地旋轉。氣體物質依舊不斷地在它表面堆積，直至最後突然爆發，將物質再拋回太空。
這樣的爆炸事件在“南天蟹”中可能已發生過兩次。天文學者們推測其沙漏狀的外形是在相隔幾千年的兩次單獨爆發中形成的。位於左下和右上方的噴射物也許是由白矮星的積吸盤造成的，並且可能是其更早些時候爆發的一部分。
最初，一些天文學家提出了“單星”說，認為，這種共生星中心是一個屬於紅巨星之類的冷星，周圍有一層高溫星雲包層。紅巨星是一種處於比較晚期的恆星，它的密度很小，體積比太陽大得多，表面溫度衹有二、三千度。可是星雲包層的高溫從何而來呢?人們無法解釋。太陽表面溫度衹有6000度，而它周圍的包層——日冕的溫度卻達到百萬度以上，能不能用它來解釋共生星現象呢?日冕的物質非常稀薄，完全不同於共生星的星雲包層。因此，太陽不算共生星，也不能用來解釋共生星之謎。
也有人提出了“雙星”說，認為共星是由一個冷的紅巨星和一個熱的矮星(密度大而體積相對較小的恆星)組成的雙星。但是，當時光學觀測所能達到的分辨率不算太高，其他觀測手段尚未發展起來，人們通過光學觀測和紅移測量測不出雙星繞共同質心旋轉的現象。而這是確定是否為雙星的最基本物質特徵之一。
1981年的討論會上，人們衹是交流了共生星的光譜和光度特徵的觀測結果，從理論上探討了共生星現象的物理過程和演化問題。在那以後，觀測手段有了很大發展。天文學家用x射綫、紫外、可見光、紅外到射電波段對共生星進行了大量觀測，積纍了許多資料。共生星之謎在逐步揭開。
近些年，天文學家用可見光波段對冷星光譜進行的高精度視嚮速度測量證明，不少共生星的冷星有環繞它和熱星的公共質心運行的軌道運動，這有利於說明共生星是雙星。人們還通過具有高的空間分辨率的射電波段進行探測，查明了許多共生星的星雲包層結構圖，並認為有些共生星上存在“雙極流”現象(從一個星的兩個極區嚮外噴射物質)。現在，大多數天文學家都認為，共生星可能是由一個低溫的紅巨星或紅超巨星和一個具有極高溫度的看不見的極小的熱星,以及環繞在它們周圍的公共熱星雲包層組成。它是一種處於恆星演化晚期階段的天體。
有的天文學家對共生星現象提出了這樣一種理論模型:共生星中的低溫巨星或超巨星體積不斷膨脹,其物質不斷外溢，並被鄰近的高溫矮星吸積，形成一個巨大的圓盤，即所謂的“吸積盤”。吸積過程中産生強烈的衝擊波和高溫。由於它們距離我們太遠，我們區分不出它們是兩個恆星，而看起來像熱星雲包在一冷星的外圍。
有的共生星屬於類新星。類新星是一種經常爆發的恆星。所謂爆發是指恆星由於某種突然發生的十分激烈的物理過程而導致能量大量釋放和星的亮度驟增許多倍的現象。仙女座z型星是這類星中比較典型的，這是由一個冷的巨星和一個熱的矮星外包激發態星雲組成的雙星係統，經常爆發，爆發時亮度可增大數十倍。它具有低溫吸收綫和高溫發射綫並存的典型的共生星光譜特徵。
但是雙星說並未能最後確立自己的地位。這其中一個重要原因是迄今為止未能觀測到共生星中的熱星。科學家衹不過是根據激發星雲所屬的高溫間接推論熱星的存在，從理論上判斷它是表面溫度高達幾十萬度的矮星。許多天文學家都認為，對熱星本質的探索，應當是今後共生星研究的重點方向之一，。另外，還要加強對雙星軌道的測量；進一步收集關於冷星的資料，以探討其穩定性。
天文學家指出，對共生星亮度變化的監視有重要意義。通過不間斷地監視可以瞭解其變化的周期性，有沒有爆發，從而有助於揭開共生星之謎，這對恆星物理和恆星演化的研究都有重要的意義。但要徹底揭開這個啞謎看來還需要付出許多艱苦的努力。 |
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