有网友问椭圆形涟漪状星空照片怎么看,下面小编就以3670字给大家详细介绍现在来一波星空图片,预计阅读需要10分钟!
出品:科普中国
制作:渊默
监制:中国科学院计算机网络信息中心
经过30年的轨道运行,哈勃拍摄了大量壮丽的恒星照片,或恒星、或圆柱、或螺旋......这些宇宙图像是什么?
知道了这些图片的含义,也许下次你看到它们的时候,你可以从科学的角度理解它们的奇妙之处,而不是停留在赞叹那些令人眼花缭乱的效果上。
在解读具体照片之前,我们首先需要建立一个大型望远镜观测策略的知识。
每一个大型望远镜在设计之前,都规划好了观测目标,这些目标任务将是一个顶级设备在未来很多年里最重要、最有效的科学产出,既能在科学界独占鳌头,也最适合公开推广。
对于哈勃来说,其先进的空间定位、分辨率和采光技能、特殊仪器、与其他科学项目的竞争......各种因素决定了它的观测重点:宇宙学、星际物质、星系动力学、恒星演化、高能天体,我们看到的星空图片就属于这些类别的结果。
在哈勃发射前20多年,1969年发表的《大型太空望远镜的科学用途》报告就已经规划了它的使用。
不懂这些深奥的名词?
没关系,下面我们就用简单的语言来说说如何识别照片中的天体,以及这些美丽的图片是如何与这些深奥的名词和人类最重要的前沿发现相关联的。
宏伟瑰丽的漩涡星系
星系,也被称为宇宙岛屿,是一个像银河系一样由无数恒星和尘埃组成的操作系统。
星系摄影是天体最美丽的图像之一。尽管它们的形状千变万化,但当你看到下图所示的漩涡结构时,很容易看出它们是星系。
星系NGC 1300是一个杆状星系,周围有旋臂,被称为“杆状旋涡星系”。银河系也是一个杆状旋涡星系。
因为大部分星系都是平圆盘,所以斜向或侧向面对我们时只能看到椭圆甚至一条窄线,横跨夜空的银河系就是我们银河系的一个横截面。
NGC 4710星系的侧面,中间暗色杂质为尘埃盘。
某些特殊星系的尘埃盘是扭曲的
多个波长的哈勃重组在星系图像中得到了很好的说明,下面,例如,有淡黄白色的光晕和暗红色的尘埃,还有蓝白色的星点和粉红色的云(发射紫外光),分析这些物质的分布可以揭示恒星如何形成等重要信息。
漩涡星系M74
还有一些星系没有那么规整,甚至有几个星系相互吸引、相互撕裂、相互纠缠,图中对星系核心数量的细分就很容易说明这一点,星系如何相互作用也是一个亟待解决的重要谜题。
《斯蒂芬·昆特》,其中包含五个互相吸引的星系,左上角的黄色椭圆星系距离最远,受影响较小。
两个相互撕扯的星系Arp 273形成一朵玫瑰的形状。
大犬座中两个正在并合的漩涡星系。
NGC 4676的两个星系也被称为“老鼠星系”,因为它们的长尾巴被吸引的力量拉出。
万千光点集一身,那是宇宙最深处
所谓的深场照片是宇宙最深处的图像,其特征很明显:成千上万个光点集中在一起,每个光点都有一个星系的形状,换句话说,它们有一个面积,而不是一个真正的光点,用天文术语来说,它们是“扩散源”而不是“点源”。
当哈勃望远镜凝视足够长的时间时,成千上万个新世界出现在黑暗的天空中。
哈勃拍摄深空的能力是独一无二的,深空星系的光线非常暗淡,需要极长的曝光时间,比如上面这张深空照片就连续拍摄了11.3天,地面上的望远镜受到大气辉光的干扰,几乎不可能捕捉到如此锐利的效果。
背景星系的规则形状被前景阿贝尔2218星系团中的金黄色质量物体扭曲成弧形。
在星系背景中发现的另一个神奇现象是爱因斯坦预测的“引力透镜”。根据广义相对论,光线像一面扭曲的镜子一样围绕着巨大的物体弯曲。在上图中,你可以看到原本粗短的背景星系,它在前景星系附近被拉伸成许多飘渺的弧线。
星团、深场难区分?看光点是否有形
在星系内部,恒星也是群集的,群集和深场照片的区别在于,群集中的恒星都是光点,没有面积和形状。
天炉3星团被称为球状星团,因为大量的恒星聚集在球状区域。
大麦哲伦星系中的星团,刚从粉红色星云中诞生的蓝色年轻恒星
人马座银河系中心周围像是一个“珠宝盒”,恒星密度十分惊人。
高能量天体,宇宙最耀眼的刹那
星系是数千亿颗恒星的集合。但有时,单个天体的能量可能与整个星系的能量一样强大。
许多星系照片都包含着极高能量的物体,而最强大的则是位于星系中心的超大质量黑洞,在下面哈勃照片的支持下,全球多个射电望远镜协作并持续跟进,诞生了去年轰动全球的黑洞照片。
从M87中心黑洞喷出的粒子流,黄色光晕范围是星系,中心亮点是黑洞位置。
在下面的图片中,同样,虽然图片中有一个巨大的星系,但最重要的实际上是左下角的高能天体——超新星。它的亮度变化等信息对我们来说是非常新的,也是测量天体距离的重要依据。
超新星1994D和NGC 4526星系
简单的说,超新星就是一个生命已经走到尽头的大质量物体,爆炸成绚丽的星云烟火,在下图中,你可以清楚的看到这种高能爆炸,导致物质从两端喷出。
蝴蝶星云NGC 6032
此外,年龄较大的恒星会轻轻地抛出球形外层,形成对称性极高的涟漪状星云,古代天文学家误以为它们是围绕行星的圆环,所以它们有一个特殊的名字,叫做行星状星云。
行星状星云NGC 7293就像一只巨眼
猫眼星云也是一颗典型的行星状星云
但是在爆炸的中心,死星的内层可能会凝结成一个致密的核心,高速旋转,发出能量射线。经过很长一段时间,对称的星云会被辐射粉碎,变成下面这样奇怪的形状。
蟹状星云是超新星爆炸的遗迹,中心有一颗脉冲星发射能量。
DEM L 190星云也被它包裹的中子星搅成了类似心形。
星云,孕育天体的温床
除了上面提到的超新星爆炸星云外,还有很多星云呈块状,没有明显的来源,它们经常形成各种奇怪的形状,这就给它们起了很多好听的名字。
鹰状星云,鹰头冠羽处明亮的区域正在孕育恒星。
马头星云(红外波段)
太阳和地球实际上都是由星云中的气体和尘埃凝结而成的,因此,恒星正在遥远星云中诞生的时刻对于我们自己的起源来说尤其引人注目,哈勃甚至拍摄到了恒星周围的尘埃(被称为原行星盘)凝结成行星的半成品状态。
系外行星“北落师门b”,发现于北落师门周围的原行星盘。
哈勃为什么不能给太阳和水星拍照?
我们看惯了各大行星的清晰照片,大多是在行星附近飞行的探测器拍摄的,行星并不难辨认,像下面这种景观清晰的天体,一定是太阳系中的行星或者是它们的天然卫星。
哈勃拍摄的火星不同半球(南半球夏季)
哈勃望远镜拍摄的行星照片可能没有探测器拍摄的那么高清,但在时间上是有价值的,不可能随时发射巡回探测器,当有卫星飞过、彗星逼近等突发事件时,哈勃可以随时拍照,用处很大。
木星大气层的细节
因此,哈勃拍摄的大部分系统中天体的图像都包含了特殊的动态现象,比如上图中的木星正在刮飓风,出现了新的红点;下图中的土星正在南极出现极光。
土星极光每隔两天的变化过程
此外,在哈勃的图片素材库中,你永远也找不到太阳和水星。它们太亮了,直接向它们射击可以烧毁设备。但是科学家们已经找到了巧妙的间接方法。就像神话中的英雄通过盾牌反射光线来观察石化的恶魔一样,当阳光被月亮反射时,眩光会大大减弱。
2012年金星从太阳面前经过时,哈勃指向了它在月球上的影子,影子中含有金星大气折射的微弱太阳光,可以用来识别金星大气的成分。
当然,哈勃拍摄的天体不止上述这些,它还执行了许多特殊任务,比如发现引力波后,它还跟风观测产生引力波的天体(两颗中子星的合并),在光学波段看到了它的出现,并确认了爆发。
2017年哈勃观测到的双中子星并合造成的涟漪
除此之外,哈勃还与其他波段的望远镜合作,拍出了更具科学价值的图片,比如下面这张子弹簇的图片,蓝色部分是哈勃看到的引力透镜重建的物质,红色部分是钱德拉空间天文台在X射线波段看到的,两者结合起来证明了暗物质的存在。
子弹星系团1E 0657-556是两个星系团碰撞的结果。
哈勃发布的图像是华丽的,但是当我们翻阅它们时,我们必须记住它们不是纯粹出于美学原因拍摄的。任何大型望远镜都有非常紧张的运行时间,使用这些望远镜的竞争是激烈的。世界上最杰出的天体物理学家提交申请,然后由一个严谨的委员会进行审查。被批准的观测申请不仅必须具有重要的科学意义,而且能够利用这台望远镜的优势。
在接下来的视频中,你可以清楚地看到哈勃观测天体的策略和观测到的天体的特点,每张照片的平均价格超过百万元人民币,无论从科学价值还是经济价值来看,它们都非常珍贵。
深场、星团、引力透镜、星系、彗星、行星、卫星、星云、恒星......这些诱人的画面,为人类窥视新世界打开了天窗。
哈勃30周年纪念录像(制作:元墨;音乐:未来世界音乐)
4月24日是哈勃发射30周年纪念日,在即将上映的纪录片《哈勃三十年:揭秘宇宙奇观》中,将会看到更多美丽的星空画面。
正如爱因斯坦所说:“宇宙最不可理解的是它是可以理解的。”虽然在观看这些天文图片时,宇宙的美丽是显而易见的,但也许更令人惊奇的是,自然的美丽可以被人类欣赏,并随着时间的推移深深地烙印在我们的文明中。
除特别标注外,本文使用的所有影像图片均来自NASA。
文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场
语录网网友总结:大音稀声,大象无形!
这些美丽动人的星系形状不过是人们的想像加上电脑技术合成滴吧?!
其实哈勃望远镜只能拍到暗淡的黑白照片而已啦!