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宇宙之精彩天体二十七
(科普2013-06-28 12:46:57)


和恒星很类似,星系也会结群成党。一群星系通常含有两个以上的星系,但比星系团所含的数十个至数百个星系少。星系团的最佳范例是本星系群,它里头含有超过30个星系,包括我们所在的银河系、仙女座大银河和大、小麦哲伦星云等。上面照片里的是邻近的致密星系群 Hickson 40,这群星系位于长蛇座里,距离我们约300万光年。Hickson 40群里五个主要的星系中,三个是螺旋星系、一个是椭圆星系,而另一个是透镜状的星系。致密群里的许多星系常常是正在合并之中,或是正透过重力相互地把对方撕散。





要是在星系群后头藏个星系,实在是很困难的事。较靠近我们星系群的重力,就像个巨大的透镜,使得遥远星系的影像,由星系群的边缘向内弯转并且高度扭曲,来自极大型望远镜拍摄的这张影像,就是这样的一个例证。CL2244-02星系群是由许多黄色的星系所组成,它把后头蓝白色的星系群会聚成星系群旁边的巨大圆弧。如果仔细研究这张影像,将会发现至少有一个被会聚背景星系的颜色是红色的。要产生如此圆滑的弧线,除非前方星系群的质量主要是来自暗物质,而且暗物质的分布非常均匀,并不和黄色星系可见物质的分布重合。分析这类重力弧提供天文学家一个方法,来估算在星系群里头的暗物质是如何分布。要将一个遥远的星系影藏在另一个星系后面是不容易的,较近星系的重力会像巨大的透镜一样,将后面遥远星系的影像拉到它的两旁。下图是最近才发表的影像,这是由非常巨大望远镜所拍摄的,图中央红色的是离我们较近的星系,它使得后面遥远的星系(绿色)扭曲变形成圆弧状。这影像不只是好玩的把戏而已,圆弧的大小是随着透镜的质量(也就是离我们较近的星系)增加而变大。经由计算这个离我们较近星系的质量,比它前面恒星重量的总和还要大非常多,这显示了黑暗物质的存在。图中这种变形的星系被称为爱因斯坦环,是以爱因斯坦。他预测了许多重力透镜效应的性质,虽然他也猜测这种现象实际上不容易看到。





两个星系偶然地撞到一起会产生意想不到的形状。“车轮星系”是星系群的一分子,距离我们约5亿光年远,它位于玉夫座之中 (图右边的两个较小星系是属于同一个星系群)。它的边缘有一个环状的结构,这个环状结构非常大,直径大约有10万光年(相当于我们的银河系),环的上面有许多新诞生非常亮的大质量恒星。当星系发生碰撞时,它们只是互相穿过,星系里面的恒星也很少会撞在一起,但星系的重力场会因为碰撞而严重的变形。事实上这圆环的形状就是重力变形的结果,造成这样的原因是一个较小的星系穿过一个较大的星系,撞击后向外扩散挤压的星际气体及尘埃触发了一连串的恒星形成,这就像池塘表面的涟漪一样。这个大的星系原本可能是个和我们银河系差不多的螺旋星系,由于碰撞才变成车轮状,不过另外那个较小的星系后来怎么了?我们还不清楚。


什么东西在我们头顶上滑溜爬行? 这些黑暗而弯曲的线道出现在蛇夫座,属于长蛇星云。长蛇星云,也就是巴纳德72,是一组由分子气体与星际尘埃构成的黑暗吸收云。星际微尘主要是由碳组成,吸收属于可见光波段的星光后再以我们眼睛看不到的红外线辐射出来。这种吸收使位于云气后方的星光被遮挡了下来,形成天空中这样一块块没有星星的黑暗空域。像长蛇星云这般的分子云很可能是新生恒星的形成区,上图的长蛇星云位于650光年外,延伸的角度约达一个满月宽。

 


这一张银河系红外线影像的中央区域,标示着磁星候选者所在的位置。一般相信,磁星是银河系中磁力最强的磁铁。这些被观测者分类为软伽玛射线灯塔与变异的X光脉冲,它们的能量是来自于如一个城市般大小的高磁化自转中子星。它的磁场有多强呢?地球的磁场约有1高斯,这样的磁场可以让指南针偏转。人类在实验室中所能产生的最强磁场,大约有10万高斯。然而,据估计,磁星的磁场竟可高达100万亿高斯。假使把像磁星这样一个强大磁铁放在地球与月球的中间,那么你的信用卡将会被毁,你的钢笔也会被吸走。在1998年,有好几个宇宙飞船侦测到,在20000光年远处的一个磁星SGR 1900+14,会发出强大的伽玛射线闪光。如今已经知道这一个强大的高能辐射会对于地球的电离层造成可以测量出来的效应。一般认为,这种高能量的闪光,是在磁星表面巨大磁场推挤与抬升中子星的外壳时所产生的。



距离我们二亿五千万光年的地方,有一个质量很巨大但分布很弥漫的天体。它所产生的重力非常强大,以至于我们的银河系和其它数百万个星系,都被吸向这个天体,所以我们就称它为大引力子。在下面这张往大引力子方向看的照片里,这些星系看起就像是一颗颗美丽的宝石。这些星系是星系群ACO 3627的一部分,它们在大引力子的中心附近。ACO 3627以前称为矩尺座星系群,因为它被我们银河系盘面的尘埃所挡住了,所以过去对它的观测和研究都很少。ACO 3627星系群里的星系,正被大吸引子吸过去,将来它们难逃相互碰撞的命运。





伽玛射线是最高能量的电磁波,它的能量约为可见光的百万倍以上。如果你具有伽玛射线的视觉,你会发现,原本熟悉的星空,会变成另外一个样子,同时,也将会看到一些未知的天体。康普顿伽玛射线观测站上的EGRET相机,在上个世纪90年代对星空进行巡天观测,共发现了271个高能量的伽玛射线源。研究人员认出有部分是黑洞、中子星或是遥远的爆发星系。然而,上面这张巡天图中有170个伽玛射线光源,仍是身份未明,尚待辨认。在这张神秘的伽玛射线巡天图中,有许多可能是属于已知的某类伽玛射线源,只是它们太暗或被遮住,很难正确地辨识。不过,天文学家相当关注那道横贯过巡天图由众多辐射源所集成的带,它是我们银河系盘面的投影。带上的许多发射源可能是一种未知的伽玛射线源。无论如何,除非等到2007年,大域太空伽玛射线望远镜发射升空运转,这些身份未明的伽玛射线源才有可能被揭开神秘的面纱。在2001年的11月21日,人造卫星又侦测到另一个来自宇宙深处的珈玛射线爆发事件,虽然这阵高能光子亮闪的时间不到一分钟,不过天文学家从那刻起,就一直不停地监测位在爆发位置的可见光影像。上面这系列的影像是由哈勃太空望远镜所拍摄的,它呈现了从2001年12月4日到2002年5月5日可见光影像的变化情形,也就是说,从爆发后第13日到第161日期间,可能的爆发寄主星系和位在它右方这团爆发余辉的演变。迷蒙的寄主星系左方这两个点状天体,是位在我们银河系内的前景恒星。不过这个亮闪并不只是逐渐暗去而已!哈勃望远镜及位在智利之大口径麦哲伦望远镜OGLE的观测结果显示,在爆发发生的数天后,余辉的反而变得更亮,很确切地告诉我们它具有和超新星爆炸相似的特征,因此这个珈玛射线事件的特性和大质量恒星的爆炸死亡有点像。天文学家一直在怀疑可能有部份的神秘珈玛射线爆发事件,是大质量恒星死亡时所发生的剧烈爆炸现象,而这个事件为这种想法增添一桩新的例证。



万圣节的起源很古老而且和天文有关,从公元前五世纪起,万圣节是越区节庆典,这种节日恰好介于北半球日夜等长的春/秋分,以及昼夜差异最大的夏/冬至之间。万圣节现代庆祝的服饰,是另一项古代遗传下来的习俗,目的是要吓走在人间游荡的鬼魂。所以上面这张由哈勃望远镜所拍摄的假色鬼头星云影像,对这个古老节日是一项很恰当的献礼。位于我们银河系卫星星系——大麦哲伦星云内的NGC 2080,横宽约有50光年,虽然外观上很像个虚构的鬼魂绘像,实际上,它是一个位于大麦哲伦星云的恒星诞生区。



老天啊!这到底是什么呢?有时候,天文学家会在天空观测到他们无法马上了解的天体。例如,郭梅兹在1985年就遇到这种状况,而这个天体因为它独特的外形,就被称为是郭梅兹的汉堡。经过一些探索后,这个天体被归类为原行星状星云,它是一颗类太阳恒星在核心的氢燃料刚完全融合成氦后,所释放出的云气。郭梅兹汉堡再经过数千年后,将会发展成一个完整的行星状星云。影像亮带状的辉光(圆面包),源来自中心星的尘埃所反射的星光。不过恒星本身在横过恒星中央的厚重尘埃盘(碎肉饼)遮掩下,暂时还看不见。下面这张影像中的郭梅兹汉堡,是由哈勃太空望远镜在不久之前所拍摄的。郭梅兹汉堡位在人马座内,它距离地球大约有一万光年,不过它的个头儿远小于一光年。



为什么这些恒星要这么快速移动呢?上面这幅在红外线波段所拍摄的动画,呈现了我们银河中心1光年范围之内的恒星,在过去8年的运动状况。影像中央的黄色标记,代表奇特的无电线波源Sgr A所在的位置。如果这些是受到重力的牵引而绕银河中心运行,那么产生这个重力的中心天体,一定是很小但是质量很大。分析恒星运动所得到的数据显示,在银河中心五分之一光年的区域,大约含有超过太阳100万倍以上的质量。天文学家认为这类的观测,是我们银河的中心有颗大质量黑洞的强烈证据。


 

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