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      32年,32張圖,回顧哈勃望遠鏡拍攝的那些宇宙級美景!

      時間:2022-05-08 05:45:54    來源:科普中國網    

      “大名鼎鼎”的哈勃空間望遠鏡,今年32歲了。一路沖出大氣層的它,多年來拍攝了一幅幅美妙的宇宙圖景。一起回顧。

      圖片來源:NASA官網

      哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope,縮寫HST)是NASA和歐洲航天局(ESA)的聯合項目,發現號航天飛機于1990年4月24日發射,隨后于4月25日將哈勃望遠鏡送入軌道。

      ▲哈勃空間望遠鏡(圖片來源:NASA)

      這部位于太空中的望遠鏡,徹底擺脫了地球大氣的干擾,讓我們得以一窺宇宙的真面目。幾十年哈勃一直非常忙碌,它注視著星系、彗星、小行星、星云、行星和恒星,對約50000個天體目標進行了超過150萬次成像。

      32年來,哈勃經歷過多次太空維修,并在一系列技術故障中幸存下來,即便是最新一代的詹姆斯·韋伯望遠鏡已經在軌運行,這個老化的天文臺仍然存在,并繼續運行下去。

      接下來,讓我們隨著這些美妙的宇宙圖景,了解這臺望遠鏡的偉大成就。

      1991年:木星首張彩色照片

      1991年,投入運行不久的哈勃望遠鏡,就給我們帶來了驚喜。利用其攜帶的廣角行星相機(Wide Field Planetary Camera),哈勃望遠鏡拍攝下木星的首張彩色照片。木星大氣中的氨冰等物質構成了帶狀云,而右下角則是木星著名的大紅斑——一個已經存在數個世紀,直徑比地球還大的巨型風暴氣旋。這只是初出茅廬的哈勃小試牛刀,在維修升級后還拍攝了更多高清得多的木星照。

      1992年:橢圓星系NGC 4261的中心

      這張略顯模糊的圖像,展示了橢圓星系NGC 4261中心的盤狀結構。這個直徑約300光年的圓盤由低溫氣體與塵埃組成,它也是該星系中心黑洞的物質來源。其近60°的傾角使得天文學家能夠清晰辨別其內部結構。超大質量黑洞瘋狂吸積周圍物質,產生強烈爆發,形成射電噴流。

      1993年:天鵝圈

      天鵝圈(Cygnus Loop,又名電波源W78),是位于天鵝座的一處巨大超新星殘骸。這張圖片是天鵝圈的一小部分,以前所未有的清晰度,展示了大約1.5萬年前一顆巨大的恒星爆炸產生的沖擊波的邊緣。

      1994年:漩渦星系梅西耶100的中心

      哈勃空間望遠鏡發射升空時,由于鏡面存在微小的缺陷,其拍攝的照片略顯模糊。1993年12月,NASA對哈勃望遠鏡進行了首次維修,NASA宇航員修正了鏡面缺陷、將廣角行星相機升級為第二代,此外還更新了計算機、太陽能板、陀螺儀等設備。這張室女座星系團中最明亮的星系的旋臂結構照片,就是哈勃望遠鏡升級后不久拍攝的。

      1995年:創生之柱

      很多讀者一定對這張照片不會陌生。這張哈勃望遠鏡最著名的作品之一,由32張照片拼接而成,展示了名為鷹星云(M16)的疏散星云中,氣體和塵埃構成的柱狀結構。其中最高的“柱”足足有4光年長。創生之柱誕生于光致蒸發過程:來自新生恒星的紫外線造成星云中的氣體逃逸,而尚未“蒸發”的氣體與塵埃就構成了這種美麗的圖像。

      1996年:星系團0024+1654的引力透鏡

      雖然圖片中心的明亮區域很搶眼,但讓我們先把視線放到圖中的藍色環狀物體。數一數,是不是有5個藍色天體?事實上,它們全都是同一個星系!而導致這一現象的,就是圖片中心星系團0024+1654的引力透鏡效應:當藍色星系的光線經過時,其巨大的引力場導致光線彎曲,從而讓我們看到罕見的“重影”。

      1997年:蝴蝶星云

      這個形態酷似蝴蝶展翅的行星狀星云也被稱作閔考斯基2-9星云(M2-9),由天文學家魯道夫·閔考斯基在1947年發現。整整50年后,哈勃望遠鏡拍下了其清晰的圖像。在蝴蝶星云中心,兩顆恒星以非常接近的距離相互繞行,甚至有可能發生了恒星吞噬。

      1998年:土星紅外光圖像

      這幅色彩鮮艷的土星照片,展示的并不是土星的真實色調,而是其反射的紅外光。不同的顏色體現了土星大氣層的分布特征:藍色表示低至云層的大氣層,其色調可能由氨冰晶體組成;綠色和黃色是云層上方的煙霧層;紅色與橙色區域的云層較高,到達了大氣層;而南極的暗色區域表示云層中的一個巨型空洞。

      1999年:木星與木衛一

      相比于太陽系中多數行星與衛星的死氣沉沉,木衛一的超過400座活火山讓它成為太陽系中地質活動最為活躍的天體,同時也成為科學家關注的對象。在試圖尋找木衛一的火山煙羽的過程中,在紫外線與紫光波段,哈勃望遠鏡意外捕捉到木衛一經過木星的瞬間。圖片右側的黑色圓形區域,是木衛一在木星上的陰影。

      2000年:亮眼星云

      這只宇宙之眼,可能預示著60億年后太陽的結局。在距離地球6500光年的天鷹座,一顆質量與太陽相近的恒星正走向生命盡頭。恒星外層的氣體被吹向宇宙中,暴露出的熾熱內核

      輻射紫外線,將外層氣體電離。呈現出熒光的膨脹氣體與中心明亮的內核,構成了色彩鮮艷的行星狀星云——亮眼星云(NGC 6751)。

      2001年:馬頭星云

      代表2001年的,同樣是一幅生動形象的星云照片,形似一匹長著帥氣鬢毛的赤兔馬頭部,馬頭星云(也稱巴納德33)就由此得名。不過相比于亮眼星云的絢麗奪目,馬頭星云顯得有些黯淡無光。這個暗星云由寒冷、致密的氣體、塵埃云構成,它的形成過程與創生之柱相似。(已經不記得了?翻回1995年的圖片復習一遍吧?。?/p>

      2002:錐狀星云

      又是一團星云。對于它的輪廓,你可能已經有了無數聯想,但它的命名卻要樸實很多——錐狀星云(也稱NGC 2264)。錐狀星云的長度達到7光年,這張圖片展示了星云上部的2.5光年。與創生之柱相似,錐狀星云同樣正在經歷一個被“侵蝕”的過程。在紫外線輻射下的氫氣發出黯淡的紅光,構成星云周圍的紅色光暈。

      2003年:歐米伽星云

      這幅波瀾壯闊的“巨浪拍岸”圖,是距離地球超過5000光年的歐米伽星云(又名天鵝星云或梅西耶17)的一部分。雖然看似兇險,但這里是孕育大量恒星的搖籃。星云中的“駭浪”則是氫云被年輕大質量恒星雕刻并點亮的“藝術品”:表面耀眼的橙紅色光芒來自被加熱的氣體,而左側看似冷淡的綠色區域,實則為物質離開星云后,形成的溫度更高的氣體。

      2004年:AM 0644-741星系

      在距離地球3億光年的飛魚座,哈勃望遠鏡發現了一枚鑲嵌著藍寶石的“戒指”。這個獨特的環狀結構,是鄰近星系碰撞后“逃逸”的結果,碰撞產生的沖擊力顯著改變了星系盤中恒星與氣體的軌道,讓它們向外運動。隨后,氣體云碰撞并壓縮,在圓環中生成大量新生恒星。

      2005年:渦狀星系

      漩渦星系以從核心向外延伸的旋臂得名,這些旋臂是眾多新生恒星的家園。而在這類星系中,這張照片的主角NGC 5194因為驚人驚嘆的標準旋臂造型,直接被稱作渦狀星系(Whirlpool Galaxy,NGC 5194)。其中,旋臂作為造星工廠,通過壓縮氫氣,孕育著年輕恒星;而中心黃色的核,則是老年恒星的居所。

      2006年:梅西耶82(雪茄星系)

      在與鄰居梅西耶81的引力相互作用下,梅西耶82經歷了快速的恒星誕生過程(即星暴):在星系中心,恒星誕生速度是銀河系的10倍。新生恒星的輻射將周圍的氣體吹離,由此產生的星際風壓縮的氣體,足以形成數百萬顆新生恒星。其中,圖中紅色為紅外波段拍攝的星暴活動;而藍色和黃綠色代表可見波段。

      2007年:船底座星云

      這里是恒星的孕育所,也是恒星的墳場。這張夢幻般的圖片,就是船底座星云(NGC 3372)的中心區域。向外流動的風與來自巨型恒星的紫外輻射,共同打造了船底座星云的奪目外形。

      2008年:星系碰撞

      2008年的代表性照片,由12張圖片共同構成,它們共同展示了罕見的星系碰撞場景的不同階段。隨著宇宙的加速膨脹,星系融合的幾率越來越低,目前只有千分之一。但在早期宇宙中,星系間距離更近,因此碰撞幾率也較高。

      2009年:相互作用星系Arp 194

      這個被稱為Arp 194的相互作用星系是一個復雜的特殊系統。旋渦星系、新生的星系核以及一系列雜亂無章的旋臂構成了Arp 194的上部,其下部則是一個單獨的大型旋渦星系。連接兩個部分的,是數個超級星團的復合體。每個星團中熾熱的大質量恒星發出了迷人的藍光。

      2010年:神秘山(Mystic Mountain)

      較致密的星際氣體和塵埃形成了高聳的柱子,附近明亮恒星的光芒從外部侵蝕,柱子內高溫的新生恒星也發出輻射和帶電粒子流,共同雕刻出嶙峋的山峰。山間,熾熱的電離氣體像小溪般流淌。山周,稀薄的氣體和塵埃如云霧般籠罩。這座“神秘山”就靜靜聳立在7500光年外的船底座。

      2011年:碰撞星系Arp 273

      照片中較大的漩渦星系是UGC 1810,受伴星系UGC 1813的引力影響,其星盤發生了變形,扭曲成了盛放花朵的形狀。UGC 1810星系為花,UGC 1813星系為莖,還有年輕而熾熱的藍星點綴在花瓣邊緣——就這樣,星系碰撞創造出了一朵宇宙“玫瑰”。

      2012年:蜘蛛星云

      蜘蛛星云(Tarantula Nebula)中心的劍魚座30是一座“恒星工廠”,在這里,數百萬的年輕恒星競相閃耀。照片左側明亮的區域是一個巨大的年輕星團NGC 2070,它只有200萬年的歷史,卻擁有50萬顆恒星。這些新生恒星會釋放出大量的紫外線,侵蝕包裹著星團的氫氣云。

      2013年:紅外波段的馬頭星云

      12年后,馬頭星云再次出現了。只是這一次,圖片中的星云變亮了。這是因為,這張照片是在紅外波段拍攝的。星云突出部分的氦氣和氫氣密度較高,且布滿塵埃,這可以保護其下的部分不被光線侵蝕。據估計,大約500萬年后,馬頭星云才會消散。

      2014年:猴頭星云

      2014年哈勃望遠鏡拍攝的這張照片帶我們前往了6400光年外的猴頭星云(Monkey Head Nebula)。這里是一個恒星的孕育場。星云中央,新生恒星(圖中右側)的紫外線電離了星云中占據主要成分的氫氣,從而將其蝕刻出詭異的形狀。

      2015年:維斯特盧2(Westerlund 2)

      在離地球約2萬光年的船底座,美麗的Gum29星云像是一團宇宙中的焰火。星云中央是一個由約3000顆恒星組成的巨型星團,稱為Westerlund 2。這個星團只有200萬年的歷史,卻包含了許多高溫、明亮的大質量新生恒星,它們釋放出強力的紫外線和恒星風,在周圍的氣體云上雕刻出壯美的峰巒與云谷。

      2016年:氣泡星云

      在廣袤的宇宙空間中,漂浮著許多這樣的“泡泡”,它們大多是恒星與星際氣體共同的杰作。照片中是直徑7光年的氣泡星云(Bubble Nebula,正式名稱為NGC 7635),星云內十點鐘位置是一顆熾熱的恒星,其質量約是太陽的45倍。恒星吹出的恒星風推開了周圍的星際氣體,就形成了泡泡一樣的星云。

      2017年:NGC 4302與NGC 4298

      在哈勃望遠鏡的27歲生日,天文學家們用它拍攝了NGC 4302(左)、NGC 4298(右)這兩個漩渦星系。它們位于距地球5500萬光年的后發座,由于一個側對著望遠鏡,另一個斜對著,因此在照片里看起來形態各異。如果你從系外觀察銀河系,大概也會是類似的樣子吧。

      2018年:礁湖星云

      在照片中心,一顆比太陽還要亮20萬倍的新生恒星破繭而出,它釋放出紫外線與猛烈的星風,撕破了周圍厚重的星際氣體與塵埃。這一切都發生在礁湖星云(Lagoon Nebula),這里是一個巨型的恒星孕育場。而哈勃望遠鏡引我們穿越了4000光年的距離,目睹了這一場恒星誕生的非凡景象。

      2019年:南蟹狀星云

      這是距離地球幾千光年外的南蟹狀星云(Southern Crab Nebula,正式名稱為Hen 2-104)。在星云中心,是一顆紅巨星和一顆白矮星組成的雙星系統,紅巨星外層的物質不斷向外噴出,被白矮星的引力吸引,并填充了兩顆星體之間的空隙,就形成了這樣類似沙漏的獨特形狀。

      2020年:紅色星云和藍色星云

      紅色星云(NGC 2014)和藍色星云(NGC 2020)是163000光年外大麥哲倫星系的一片恒星形成區。紅色星云如同漂浮在浩瀚星海中的珊瑚礁,因此這張照片又被稱為宇宙礁。紅色星云包含了大量明亮而巨大的恒星,它們的質量高達太陽10-20倍;藍色星云則由一顆比太陽亮20萬倍的恒星經過一系列噴發形成。

      2021年:毀滅邊緣的巨星

      天文學家將這個著名天文臺對準了一顆璀璨的“名人星”——船底座AG(AG Carinae),這是我們銀河系中最明亮的恒星之一,周圍被熾熱的氣體和塵埃環繞著。船底座AG正處于崩潰的邊緣,恒星的重力作用和向外輻射進行持久的拔河,以避免自我毀滅。圍繞恒星的膨脹氣體和塵埃殼大約有五光年寬,大約和我們到比鄰星的距離相當。

      這顆巨星是由大約10000年前的一次或多次大規模噴發造成的,恒星的外層被吹入太空,就像沸騰的茶壺從其蓋子上彈出一樣,被排出的物質大約是我們太陽質量的10倍。盡管船底座AG現在處于靜止狀態,但作為超熱星,它會繼續傾瀉出灼熱的輻射和強大的恒星風(帶電粒子流)。

      2022年:密集的5個銀河

      這幅照片中,我們可以看到三個螺旋星系、一個橢圓星系和一個透鏡狀的星系,它們的布局讓我們看起來非常舒適。這是位于“海蛇座”方向約3億光年后的“??松o湊銀河群40”(HCG40:Hickson Compoct Group40)。從圖像上看,銀河之間似乎相當接近,實際上5個銀河有可能是銀河圓盤(直徑約10萬光年)的2倍以下,也就是直徑不滿20萬光年的區域密集。NASA表示,它們將在大約10億年內發生碰撞,并合并成一個巨大的橢圓星系。雖然哈勃望遠鏡的壽命非常長,但它很難見證這一事件。

      以上簡要回顧了哈勃的宇宙探索之旅,感謝哈勃32年來的付出!

      (本文內容綜合環球科學、NASA航天愛好者、三體迷)

      出品:科普中央廚房

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      標簽: 馬頭星云 星際氣體 星系碰撞

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