奇特的“舞伴”
天狼星是天文学家的“座上宾”，这不但因为它是夜间全天空最亮（星等－1.45等）的恒星，还因为它有“天狼星人”之类的离奇故事。更为主要的是天文学家发现了它在宇宙空间进行着奇妙的波浪式运动，并由此发现了天狼星“情侣”——天狼伴星。
1834年，德国的天文学家贝赛尔在观测天上最亮的恒星——天狼星运行时，发现它的运动状况有些古怪。后来他结合前人的观测资料，确认天狼星的运动路径不是通常那种均匀地直线前进，而是表现出一条以一种奇特的“舞步”运动着的波浪起伏的形状。经过反复的思考分析，贝塞尔于1844年公布了自己的研究成果。他说：“我确信天狼星属于双星系统，是由一颗可见星和一颗不可见星组成的。”正因为天狼星同它的伴星相互旋转着，如同在舞场跳双人舞一样，向着一定的方向前进，所以看起来它的自行路线是一条波浪形的曲线。
7年过后，贝塞尔的一位德国同胞、天文学家比特斯，应用万有引力定律计算出了天狼星双星系统的运动轨道，认为天狼星伴星的绕转周期是50年。又过了11年，人们才在望远镜里看到了这颗仅凭肉眼看不见的伴星，这颗伴星同天狼星相比实在太暗，看起来简直像是镜头缺陷造成的假象。望远镜中的这一发现，证实了贝赛尔预言的正确性，这位发现者就是阿·克拉克。
1862年，美国光学家阿·克拉克父子为美国数学家巴纳德磨制了两块47厘米的高质量透镜。为了调试用这种透镜制成的望远镜性能，晚上他们将望远镜对准天空最亮的恒星天狼星，发现天狼星旁有一颗很暗的小伴星，阿·克拉克以为望远镜头有缺陷，让他的儿子小克拉克看看，小克拉克看后高兴地说：“这是颗天狼星的情侣天狼伴星。”这时他想起1844年德国天文学家贝塞尔公布的天狼双星系统的预言。就这样，克拉克之子小克拉克在试镜过程中意外地发现了在明亮的天狼星旁边的那颗暗弱的伴星。克拉克并不是天文学家，而是美国著名的光学仪器制造家，他原本以肖像画为业，但酷爱天文，后来在他两个儿子的支持下开办了一家透镜磨制工厂，为美国天文台制造了多架至今仍是世界上最大最好的折射望远镜。克拉克的这一发现证实了贝塞尔的预言，克拉克父子也为此获得了法国科学院的奖章。
晚上我们观看天狼星时，看到它不断地向人们发射蓝白色的光芒，由光谱计算出其表面温度约1万摄氏度。那么它的伴星呢？开始曾经假定它是一颗直径很大而又很冷的“红星”，可是1914年传出了一个惊人的消息，长期从事光谱辐射研究的美国天文学家亚当斯，在威尔逊天文台考察这颗伴星的光谱时，吃惊地发现这颗恒星一点也不冷，它的光谱中有一些只有在高温下才能产生的特殊的谱线，说明它的温度很高（今知为26000摄氏度左右），是颗白色或蓝白色星。
这就怪了。一方面，天狼星是全天最亮的一颗星（视星等为－1.45），而它的伴星却是一颗淹没在主星光里的微弱的暗星，视星等为8.7等，两者几乎相差10等，由于天狼星及伴星离我们一样远，所以它们的绝对星等即光度也应该是相差10等即1万倍。既然天狼星及其伴星都是高温的白色星或蓝白色星，伴星的表面温度甚至比天狼星还高，那么，造成伴星暗和主星亮的惟一原因，就是伴星的表面积远远小于主星的表面积，这样看来，天狼星伴星的半径就顶多只有天狼星半径的1／100或太阳半径的1/50，甚至有可能比地球还小。体积怎么也不可能超过天狼星的万分之一。
另一方面，根据测得的主伴星运动轨道的数据，算出天狼星伴星的质量大约是天狼星的1／2，也就是同太阳的质量差不多。请想想吧，一个半径不到地球半径两倍，甚至有可能比地球还要小的星体，竟然装进了一个太阳那么多的物质，这颗星的平均密度之大也就可想而知了。难怪英国天文学家爱丁顿在1924年这样风趣地写道：“把天狼星伴星传来的信息翻译过来就是：‘我的物质组成比你所遇见的任何东西的密度都要大3000倍。我的1吨重的材料小到可以放在火柴盒里。’”对于这样的说法人们以前怎样也接受不了。
天狼伴星就是颗白矮星
在恒星世界里，真是五花八门，无奇不有。有的恒星个头挺大，却“腹中空虚”，而且表面温度也很低；相反，有的恒星虽亮度很暗，体积较小，表面温度却很高，密度很大，我们就叫它为白矮星。1924年爱丁顿根据恒星结构理论和爱因斯坦的广义相对论，论证了白矮星的一系列特征之后指出，天狼伴星就是一颗白矮星。它的亮度只有8.7等，几乎完全湮没在天狼星星辉中。但这颗白矮星的表面温度高达26000K，质量与太阳质量相当，体积比地球还要小，密度却高达3.8吨／立方厘米。根据现代恒星演化理论，质量不超过太阳6倍的恒星，当内部热核反应终止后，就发生收缩，变成高度紧密的白矮星。构成白矮星的物质由于高温和高压，使原子外层的电子都失去了，只留下光秃秃的原子核挤在一起，如同将一大箱电灯泡砸得粉碎，再把碎屑塞在一个小盒子里，压实以后就是白矮星的物质。美籍印度天文学家钱德拉塞尔推算出白矮星的质量最大不超过太阳的1.44倍。他主要因这项成果而荣获1983年的诺贝尔物理学奖。
至今发现的目视双星约有8万对，它们的互绕周期有短到几小时的，也有长达万年以上的。有些离得很近的密近双星由于万有引力作用很强，两颗星不再呈圆球形，而是拉长为鸭蛋形，两者的外层大气有拉长的气流相连，还可以通过这“桥”来交换物质呢！
从贝塞尔的科学预言，到比特斯的绕转周期计算；从望远镜中克拉克父子的发现，到亚当斯的光谱分析；从爱因斯坦广义相对论的提出到爱丁顿的恒星结构理论。经过了90年的验证，人们不仅发现了天狼星的暗伴星是个白矮星，而且同时也证明了万有引力定律不仅适用于研究太阳系内的天体运动，而且也适用于研究太阳系外的天体运动。
