‘壹’ 宇宙星系图的星云
宇宙空间的很多区域并不是绝对的真空,在恒星际空间内充满着恒星际物质。恒星际物质的分布是很不均匀的,其中宇宙尘埃物质密度较大的区域(此密度仍然远远小于地球上的实验室真空),所观测到的是雾状斑点,称为星云。 主要是“亮星云”和“暗星云”两种。
‘贰’ 整个天区的话星系总量巨大,为什么星云是五颜六色
星系间的空间被一种极稀薄的气体(星系间介质)充满,其平均密度小于每立方米一个原子。大多数的星系由引力作用会形成星系群,星系群又形成星系团,星系团再组成超星系团。银河系是本星系群的一部分并且主导它,而本星系群和仙女星系又是室女座超星系团的一部分。在最大的尺度上,这些组合又通常被列入为星系片和星系纤维,被无边的巨洞包围着。迄今为止,最大的星系结构被认为是一个由超星系团们组成的超星系团,叫做拉尼亚凯亚超星系团
‘叁’ 你看过星云吗,星云都是彩色的
当我们第一次用望远镜看星云星系的时候,不免都会有些失望。因为我们看到星云跟我们经常看到那些绚丽多彩的照片完全不一样,似乎只是一小团暗淡的云雾。难道我们经常看到的这些星云星系的照片都是假的吗?当然不是,至于为什会这样我们就得从这些星云照片的色彩来源说起。
星云的彩色照片中分为两类,一类是真彩照片,另一类是伪彩照片。
第一类:真彩照片
这类的星云照片的颜色真实的,并且是使用可见光波段的照相机拍摄的。但是现实中由于人们对若光线的颜色极不敏感,因此除了你用特大号天文望远镜以外,是很难分辨出星云还星系的颜色的。这类照片拍摄的星云的色彩是由于星云中含有丰度不同的各种元素,或者是拥有各种颜色的恒星的星系,因此一般情况下拍摄出来的都是真实色彩。
第二类:伪彩照片
这类正像它的名字一样,这类照片都是由各种如红外照相、紫外照相、X射线照相等人类不可见的光拍照的图片。大部分星云星系发射的光线最强的地方不是可见光,因此在拍摄照片的时候我们一般不用可见光波段拍摄。因为这类照片所反应的光是人眼看不见的光,所以从人的视觉看来,只有亮暗的区别,没有其它的区别。所以为了能分辨清楚,我们就特意加上了不同的色彩。在这些照片上,常常可以看见照片的说明文字有:此照片是由某某望远镜拍摄于某某波段。
但这些星云其实都是有颜色的,但是由于亮度都是很低,因此颜色人眼很难分辨出来。其实追究一个天体照片的颜色并没有太大的意义。因为一个天体的辐射是全波段的,可见光只是其中很小一部分。可见光仪器无法拍摄出其它波段的影像,γ射线波段也无法拍摄出可见光波段的图像。另外仪器本身还存在一个对具体什么波长的感应较好的问题。我就曾经见过不同颜色的猎户座大星云M42的照片,而我自己在望远镜中看去,却是白茫茫的一个小斑点。
另外很多天文照片原始文件都是黑白单色的,因为专业电子感光元件都是单色的。只是在拍摄的时候在前面加上一个单色滤光片来分辨所拍摄的颜色。这种设备的优点就是灵敏度和稳定性以及一些电子性能比家用强大很多。因此我们到的颜色都是后加上去的。但是叠加的时候,通常默认还是红色示意波长较长,蓝色示意波长短的波段的图片。因此大体上还是都是实际的颜色,只是现实中我们人眼分辨不出来罢了。
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‘肆’ 猎户星云的星座景象
猎户(Orion)的钻石腰带上镶嵌着三颗璀璨的恒星,它们排列完美、间隔整齐;腰带的下方,两颗稍稍偏黯的恒星是他的剑鞘上的宝石;右掖隐现的是,猎户星云的一等星Betelgeuse,是颗庞大红色恒星,比太阳大20倍。
Betelgeuse北面6颗小恒星勾勒出巨人的棍棒;明亮而遥远的Rigel,在猎户的左膝之上;右膝上的恒星叫做Saiph;Bellatrix, 停靠在他的左肩;一片成半圆形的恒星在左臂边伸展开来,那时猎户手擒是猎兽。
在清晰的观象图片上,奥戴尔惊讶的发现,在猎户星云中心的一小部分,竟然有110颗恒星!另一片薄饼状的云雾周围,环绕着56颗恒星,这就是过去的图象中那些令人迷惑的斑点。奥戴尔猜测,星云中一定还有更多的恒星,因为比周围其他的恒星黯淡,所以逃过了天文望远镜的敏锐视线。
不管对星云有何种解释,无容置疑,蕴涵其中的恒星与其他恒星是万物之源。无论是猎户星云中的气体分子,还是太阳系的行星,还是我们后院的树木,恒星是创造和维持它们的本源。
和人类一样,恒星也有出生、成熟、衰老和死亡。到底是什么引发了恒星的诞生,尚且是个谜,但可以肯定是,引力在其中扮演了重要角色。
当星云中的一团气体,由于某些原因,密度相对其周围的物质越来越大,气团将最终萎缩,因为它自身的引力超过了周围的物质引力。当气团继续被自身的引力所凝聚,它的密度愈加稠密,中心开始发热。
待到中心到达一定的密度和温度,发生核融合。一颗新的恒星诞生了,这是一个氢原子熔炉,围绕着气体尘埃织成的氦云层。奥戴尔和其他天文学家始终认为,这片旋转的、如蚕茧般是氦云层,是形成行星的原材料,它最终会消散,显露出明亮的恒星。
恒星的颜色取决于它的温度。Betelgeuse, 猎户星云的一等星,闪烁着红色的光晕,它属于低温恒星,只有3,000℃。我们的太阳,燃烧着微黄的火焰,温度为5,000℃。一些炽热巨大的恒星,例如猎户中的Rigel,呈蓝白色,温度高达10,000℃。高温的恒星迅速地消耗能量,将氢转化为氦。及至衰老的阶段,恒星的成分由氦转变为碳,再由碳转化为铁。它的颜色逐渐泛红,体形庞大,年老而浮肿的Betelgeuse就处于这个阶段。当核熔炉熄灭,恒星引力导致了自身的萎缩。这种突然的收缩势必引起释放能量的大爆炸,或超新星的诞生--毫无疑问,这个命运也会降临在Betelgeuse身上。
大爆炸发生时,如果周围有气体和尘埃云团,震动波会压缩云团中的一部分。气团的密度加大,又一个恒星循环开始了。
在银河系螺旋型的怀抱中,没有那一片星云象猎户这般生机勃勃。尽管它距地球有1,500光年之遥(一光年相当于6万亿英里),在冬日的夜空它清晰可见。
1610年,伽里略的望远镜对准了帕多瓦窗外的猎户星群,可不知道为什么,他却忽略了星云。同年,法国律师佩瑞斯卡首次发现了猎户星云。他是个业余天文爱好者,有趣的是,他用的竟然是伽里略赠送的望远镜。星云在望远镜中泛着珍珠灰色。我们的眼睛只能分辨出这片星云中最明亮的部分,看起来的确色彩乏味。在我们看不到的边缘,却是被飘散的氦和氢渲染的灿烂的红色。
星云的主要成分是氢,也有氦、碳、氮和氧。其中还有10几种不同的分子,包括水和一氧化碳,这些都是制造恒星的原料。
星云的分布状况很不规则。灼热的恒星强烈的紫外线辐射,促使星云扩张。分子云层在星云物质稀薄的地区扩散迅速,这与草原野火的蔓延是一个道理,野火在草稀少地区能够立刻蔓延,而在灌木树丛却燃烧减缓。
年轻的猎户星云,就象是一个恒星制造厂,再现了太阳系形成初期的孕育过程。猎户星云中大部分恒星的年龄在30万年到100万年之间,而我们的太阳已经有45亿年的高龄,相比之下,这些恒星简直就是初学走路的孩子。
星云中间有4颗巨大灼热的恒星,形成梯形排列,这里就是恒星工厂搏动的心脏。其中最大的一颗Theta 1 C,体积是太阳的20倍,亮度约为太阳的10万倍,它独自就能照亮整个星云。4颗恒星的年龄可能还不到100万年,它们强大的紫外线辐射,将周围的星云物质幻化得如彩虹般绚丽。
梯形心脏的四周,点缀着上千颗小恒星。星云中蕴涵的丰富物质,造就了这个银河系中最稠密拥挤的星群。
截止1995年的春天,科学家先后4次利用哈博望远镜对猎户星云进行观测,共辨认出15个不同区域。奥戴尔花费了几个星期的时间,在计算机上将哈博的观图拼合,制作出一张完整的猎户星云分布图。
图象中,明亮的气团边缘是弧形的云峰。这是猎户星云的最后一个谜题。云峰地带动荡、混乱,星云物质在这里以超声波的速度飞移。
天文学家认为,云峰是恒星形成初期的边缘部分,被中心涌出的气流不断向外推进。他们由形成恒星的原始气团中的磁性部分形成。当引力使气团收缩,磁力部分也随之压缩,不过压缩有一定限度。当它达到这个限度时,磁性能量消散,促使气体粒子沿着自身的路径高速运动。磁性能量最先喷涌而出的地方是磁极。因此通过观测喷射能够发现新恒星的磁极。
新恒星周围的外太空气体和尘埃,称作原始行星层,它为行星的诞生提供了有力证据。
之所以称之为“原始行星层”,是因为这里有形成行星的必要成分。行星层正是我们解开行星形成之谜的重要环节。
原始行星层的概念,证实了天文学家肯茨在1755年所做的假设:行星形成于气体云层,当星云物质塌陷进密度厚重的核心,就逐渐孕育成一颗新的恒星。剩余的星云物质旋转于恒星周围,演化为行星。
大部分原始行星层是扁平的,而非球状。这是由于行星孕育过程中,云层旋转的速度将它扯平。有些行星层看上去呈圆形,可能与观测的角度有关,不同角度呈现不同形状。另一些行星层,被梯形星群强劲的恒星风,吹得偏向一侧,犹如一颗泪滴。
一些原始行星层,比我们的太阳系大得多。科学家观测到的一个黑色行星层的直径是太阳系的7.5倍,而它中心一颗红色的恒星只有太阳的1/3大小。
科学家曾认为只有巨大的星群才是恒星的发源地,在那里,恒星以千为计量单位,仿佛是批量生产出来的。然而,天文学家用红外线仪器,观测到猎户星云南部的一块小云团,产生的星群仅有10-50颗。这或许才是银河系中大多数恒星的诞生方式。
几乎所有的恒星外都存在原始行星层,充斥着气体和尘埃。当这些恒星飘离他们的出生地,就有可能形成与太阳类似的星系。我们仍无法证实宇宙中是否另有生命存在,浩瀚的太空,深邃的银河,仿佛隐藏着无数的奥秘,对于微不足道的人类,探索无止尽。 哈勃太空望远镜拍摄的猎户座星云全景照片
猎户座大星云是猎户座中的一个有发射线的明亮弥漫星云,在猎户座佩剑中部,人的肉眼刚好可以看见。该星云与一个恒星形成区相连,被它所含的年轻恒星照亮,在天文照片上显得十分壮观。猎户座大星云也是辨认猎户座的指标之一;猎户座大星云是天文摄影爱好者和天文台的大望远镜最主要的拍摄对象之一。在1880年9月30日,亨利.德雷珀已曝光15分钟成功拍摄到猎户座四合星旁的星云,用广角镜头相机固定曝光五分钟已能拍摄到整个猎户座和猎户座大星云的粉红色光芒。
星云中央的四合星更是研究恒星诞生的观测、研究的目标之一,而拍摄旁边的星云的细致度也是考验天文摄影、望远镜分辨率和后期处理功夫的对象。 我们只要有一副双筒望远镜或小望远镜就可以看到M42。若环境理想,以装上广角镜头的相机进行五分钟的曝光已能拍摄到整个猎户座和猎户座大星云的粉红色光芒。而拍摄旁边星云的细致度也是考验天文摄影、望远镜分辨率和后期处理功夫的对象。
透过普通双筒望远镜看猎户座大星云,已像一头展翅飞翔的火鸟,故亦有“火鸟星云”的称号,但不常用
‘伍’ 蓝环星云非常的美丽,它处在哪一个星系当中
科学家发现了一个罕见的天体,称为蓝环星云,这是一个以恒星为中心的氢气环。这个系统的特性表明,这是两颗恒星最终消亡的残余:一个向内的轨道舞蹈,导致两颗恒星合并。这一结果为了解许多紧密轨道双星系统的命运提供了一个新的窗口。
‘陆’ 星云是什么颜色的都是彩色的吗
当我们第一次用望远镜看星云星系的时候,不免都会有些失望。因为我们看到星云跟我们经常看到那些绚丽多彩的照片完全不一样,似乎只是一小团暗淡的云雾。难道我们经常看到的这些星云星系的照片都是假的吗?当然不是,至于为什会这样我们就得从这些星云照片的色彩来源说起。 星云的彩色照片中分为两类,一类是真彩照片,另一类是伪彩照片。 第一类:真彩照片 这类的星云照片的颜色真实的,并且是使用可见光波段的照相机拍摄的。但是现实中由于人们对若光线的颜色极不敏感,因此除了你用特大号天文望远镜以外,是很难分辨出星云还星系的颜色的。这类照片拍摄的星云的色彩是由于星云中含有丰度不同的各种元素,或者是拥有各种颜色的恒星的星系,因此一般情况下拍摄出来的都是真实色彩。 第二类:伪彩照片 这类正像它的名字一样,这类照片都是由各种如红外照相、紫外照相、X射线照相等人类不可见的光拍照的图片。大部分星云星系发射的光线最强的地方不是可见光,因此在拍摄照片的时候我们一般不用可见光波段拍摄。因为这类照片所反应的光是人眼看不见的光,所以从人的视觉看来,只有亮暗的区别,没有其它的区别。所以为了能分辨清楚,我们就特意加上了不同的色彩。在这些照片上,常常可以看见照片的说明文字有:此照片是由某某望远镜拍摄于某某波段。 但这些星云其实都是有颜色的,但是由于亮度都是很低,因此颜色人眼很难分辨出来。其实追究一个天体照片的颜色并没有太大的意义。因为一个天体的辐射是全波段的,可见光只是其中很小一部分。可见光仪器无法拍摄出其它波段的影像,γ射线波段也无法拍摄出可见光波段的图像。另外仪器本身还存在一个对具体什么波长的感应较好的问题。我就曾经见过不同颜色的猎户座大星云M42的照片,而我自己在望远镜中看去,却是白茫茫的一个小斑点。 另外很多天文照片原始文件都是黑白单色的,因为专业电子感光元件都是单色的。只是在拍摄的时候在前面加上一个单色滤光片来分辨所拍摄的颜色。这种设备的优点就是灵敏度和稳定性以及一些电子性能比家用强大很多。因此我们到的颜色都是后加上去的。但是叠加的时候,通常默认还是红色示意波长较长,蓝色示意波长短的波段的图片。因此大体上还是都是实际的颜色,只是现实中我们人眼分辨不出来罢了。
‘柒’ 宇宙中消失的伽马射线,究竟是不是暗物质呢
当天体物理学家观察来自银河系外星系的伽马射线时,通常看到的只是一个小点,因为这个星系非常遥远。因此当一个星系以一个扩展的团块形式出现时,一定会发生一些不同寻常的事情,帮助研究人员更好地理解深空性质。现在包括能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员在内的科学家们,利用美国宇航局费米伽马射线太空望远镜上的大型区域望远镜(LAT)收集的8年的数据,编制了此类斑点的最详细目录。这些星云,包括19个以前不知道会扩展的伽马射线源,提供了关于恒星如何诞生、如何死亡以及星系如何向太空喷射物质的重要信息。
研究人员没有发现任何与火焰相关的斑点,再一次,这次的缺席是有价值的信息:让研究小组计算出磁场的强度至少是地球磁场强度的十亿分之一。星系间的磁场比研究人员预期要强大,这一新的信息可能帮助他们发现,它是来自最近流入太空的物质,还是早期宇宙历史进程中产生。宇宙磁力也可能与暗物质有关,在WIMP模型的另一种替代方法中,暗物质被认为是由一种叫做轴子的较轻粒子构成,这种粒子可以在磁场存在的情况下从伽玛射线中出现(并重新转化为粒子)。要做到这一点,磁场强度需要更接近它的上限。在暗物质研究中考虑到这种机制是非常有趣。
‘捌’ 出现在谷神星上的白色斑点,究竟是反射光还是发射光
谷神星曾一度被认为是太阳系的第八大行星,当然,这只是人们当时认知的局限!我们自古以来就知道太阳系中包括地球在内有六颗行星,因为它们这几个都是肉眼可见的。随着哥白尼革命的结束,以及后来开普勒、伽利略和牛顿的发现,太阳系的结构已基本为人所知。在整个17、18世纪,越来越好的天文观测证明了我们对行星运动的理解是正确的,牛顿万有引力定律支配着地球上的一切、也支配着我们头顶上的天空,1758年哈雷彗星回归的预测也证实了这一点。
其陨石坑底部也会很少受到阳光的照射,这就足以使得其他地方的水冰升华,而陨石坑深处的得以保存。我们在月球甚至是水星上发现的水冰也是同样的道理。
这是一个科学最好的例子:发现了一个神秘的东西,弄清楚需要知道什么才能解决这个问题,然后精确地进行测量。了解小行星对弄清楚早期太阳系至关重要,这又一次证明了水在太阳系,甚至是宇宙中十分普遍。