宇宙中的巨變(圖)

【明慧網2003年6月18日】
  • 「哈勃」拍攝到「鉛筆」星雲照片(圖)

  • 仙后星座正在誕生超新星(圖)

  • 超巨恆星的奇異變化(圖)

  • 「哈勃」看清瀕臨死亡的行星狀星雲(圖)

  • 「睡美人」旋渦星系(圖)

  • 發現最強烈的超新星爆發(圖)

  • 驚人壯麗的宇宙風暴(圖)

  • 毒狼蛛星雲中正瀕臨死亡的恆星(圖)

  • 宇宙中最美麗的天體(圖)

  • 天文奇觀:巨星大爆發(圖)

  • 宇宙中綻放的玫瑰花(圖)

  • 黑洞融合跡象壯觀動人(圖)

  • 「哈勃」拍攝到星系死亡之舞(圖)

  • 「哈勃」拍攝到「鉛筆」星雲照片(圖)

    2003年6月15日


      最近「哈勃」太空望遠鏡拍攝到一幅「鉛筆」星雲照片,照片中的「鉛筆」星雲在正式目錄中的編號為NGC 2736。該星雲只是船帆星座中一顆超新星爆發後殘留的一小部份,船帆星座位於南半球天空。被拍攝天空區域的大小約為0.75光年,而船帆星座中這顆超新星爆發整個殘餘氣團的大小為114光年,離開地球的距離為815光年。

      天文學家認為,這次超新星爆發發生在1.1萬年前,這次爆發結束了一顆巨大恆星的「生命」,在這顆超新星的區域留下了一顆脈衝星──快速旋轉的中子星。儘管這次災變已很久遠,但是爆發形成的波迄今為止仍在起作用,在向周圍空間噴發物質。

      「鉛筆」星雲中的彩色條紋正是爆發形成的波與星際間氣塵團相碰撞的區域,星際間氣塵團在一般情況下是看不見的。但是在超新星爆發時星際間氣塵團會被加熱,至今仍在發射不同波長的輻射。淺藍色區域對應著較熾熱的氣體,而淺紅色對應比較冷的氣體。與許多其他只是反射位於其中心恆星光的星雲不同,「鉛筆」星雲由於熾熱氣體輻射而自己發光。它的形狀也不同尋常:通常在超新星爆發之後殘餘的星雲具有球的形狀。

      如果船帆星座中這顆超新星的「年齡」計算正確無誤,則在超新星爆發後瞬間噴發飛濺的物質速度達到3500萬千米/小時,但是現在此速度已明顯變慢:在「鉛筆」星雲中僅為64.4萬千米/小時。

    在這幅照片中還可以看到一顆明亮的恆星,但是它與「鉛筆」星雲沒有任何關係。確實,天文學家目前尚未測量這顆明亮恆星離開「鉛筆」星雲的距離。


    仙后星座正在誕生超新星(圖)

    2003年2月19日


      荷蘭天文學家在經過相當長時間觀測之後查明,仙后星座(也叫北天星座)中的一顆恆星很快就要發生爆炸。天文學家從1993年起最近的10年裏對這顆黃色超巨星──銀河中最明亮的恆星之一進行了仔細觀測,在2000年曾發現這顆恆星溫度突然從7000℃驟降到4000℃,恆星同時向周圍空間噴射物質,噴射物質的質量超過地球質量10000倍,這是迄今為止天文學家觀察到的最強烈的恆星物質噴發。

      科學家們認為,超新星爆發會在任何時刻發生,而且實際上此爆發很可能已經發生,並且是很久前就已發生:須知仙后星座距離我們地球有10000光年之遙。


    超巨恆星的奇異變化(圖)

    2003年4月1日


      麒麟座中編號為V838奇異恆星的照片使天文學家感到十分迷惑不解,這顆恆星在2002年4月至12月期間超過自己本身亮度60萬倍,成為我們銀河中最明亮的一顆恆星。「哈勃」太空望遠鏡拍攝的照片表明,該恆星星光是從其周圍塵埃氣團中反射的,由此形成仿佛一種能從地球上看見的「光回聲」,利用望遠鏡或雙筒望遠鏡即可以觀察到。這一光暈在逐漸增大,因為光到達了新物質層,而據推測新物質層大約是在2萬光年前開始向恆星周圍空間噴濺。恆星本身驟然增大到這種程度,好像它處於我們太陽系中心,其邊緣到達了木星軌道。

      最令人驚奇的是,這不是新星或超新星爆發,在新星或超新星爆發時恆星外層會向周圍空間噴濺,並顯露出它熾熱的星核。在膨脹到特別巨大時恆星表面仍然比較冷──總共只有2000℃,即為太陽表面溫度低的三分之一。當天文學家看到「哈勃」拍攝的照片時,他們最初不敢相信自己的眼睛,因為任何時候都沒有觀察到恆星如此急速的變化。天文學家認為,恆星曾將自己大量的物質向周圍空間噴濺,然後自己又開始膨脹,周圍的塵埃正是噴濺的結果。天文學家已經知道,這顆恆星擁有伴星──另外一顆恆星,但是它的成因目前還不清楚。


    「哈勃」看清瀕臨死亡的行星狀星雲(圖)

    2003年5月19日


      眾所周知,行星狀星雲與行星沒有任何關係,它們名稱的獲得是由於利用不大的業餘望遠鏡都能看到其具有模糊邊界的圓盤,即看上去很像一顆行星,而像「哈勃」這樣大倍率望遠鏡能成功看清行星狀星雲的細節。

      這裏展示的一幅照片是編號為NGC 3132(非正式名稱為南環形星雲)的典型行星狀星雲,該照片是「哈勃」太空望遠鏡拍攝的。NGC 3132位於南半球上空,距離地球約2000光年,按照宇宙標準度量可以說非常近。像所有行星狀星雲一樣,NGC 3132是一顆瀕臨死亡恆星周圍一團正在膨脹的氣團,它的橫截面積約為0.5光年。

      在NGC 3132中心可以看到兩顆恆星,其中一顆恆星非常明亮,而另一顆恆星要暗得多,但正是這顆暗星實際上決定整幅美麗圖象。由於這顆恆星的爆炸,其外層向周圍空間飛散,而剩餘的恆星內部其大小比我們的太陽小一點,但是它的溫度卻比太陽高得多,它發出的強烈紫外線輻射燦爛地照亮了整個星雲。

      一顆年輕明亮的恆星是這顆瀕臨死亡恆星的近鄰,這兩顆恆星一起圍繞著共同的重心旋轉。在照片右邊上部還有一顆十分明亮的恆星,但是它與NGC 3132沒有任何關係。


    「睡美人」旋渦星系(圖)

    2003年5月30日


      這是編號為M64的旋渦星系,但是它擁有更浪漫的名稱──「黑眼」和「睡美人」星系。如果仔細觀察這幅照片,則照片中的眼睛看上去不複雜,但只是它並非黑眼睛。

      現在該星系正處在非常激烈的新星形成時期,正如天文學家所證實的,「黑眼」星系的明顯特徵可以在這幅不是非常詳細照片上看到:星系外部的恆星和氣體在圍繞與中心分布物質相反的方向旋轉,兩者之間的邊界看上去像一個明亮的橢圓,在那裏有大量新星在誕生。


    發現最強烈的超新星爆發(圖)

    2003年4月15日


      世界各國天文學家在繼續跟蹤觀察宇宙中伽馬射線的爆發,天文學仍然沒有能徹底弄清楚伽馬射線爆發的特性,但是其中最可能的一種假設是,伽馬射線爆發是由於在巨大恆星坍縮生成黑洞時噴濺能量而發生。

      3月29日,天文學家在整個觀察時間裏記錄到最強烈的伽馬射線爆發,生成黑洞的恆星坍縮發生在距離地球20億光年的地方,這是一次很大的成功,因為天文學家認為,要在接近30億光年的距離上記錄到伽馬射線爆發可能性很小。最近這次爆發的強度比原先觀察到的所有這類爆發強100倍左右,在爆發開始的幾分鐘內伽馬射線強度一度超過銀河中全部恆星的輻射強度,天文學家由此認為,這次伽馬射線爆發強度應屬於超新星等級。

      HETE-2太空望遠鏡記錄到最初的伽馬射線爆發,HETE-2將有關伽馬射線爆發的信息發送回地球,地面上各天文台進行了聯合觀察。兩台ROTSE自動望遠鏡跟蹤觀察了最完整的爆發,其中一台ROTSE架設在澳大利亞新南威爾士西丁格-斯普林天文台,另一台ROTSE架設在美國得克薩斯州戴維斯堡天文台。

      獲得的信息對於天文學家極其重要,因為伽馬射線爆發是研究最少的宇宙現象之一,它們常常發生在遠離地球的太空,持續時間只有短短的幾秒鐘,而預言它們的出現幾乎不可能。由於擁有能快速轉向並對準太空某個區域的自動觀察望遠鏡,使研究伽馬射線爆發(不僅僅是伽馬射線爆發)變得更為有效。


    驚人壯麗的宇宙風暴(圖)

    2003年5月6日


      天文學家說他們觀察到驚人壯麗的太空現象,「哈勃」太空望遠鏡成功拍攝到完全形成的宇宙風暴圖象,在渦流氣體與輻射相互作用區域產生的風暴看上去很像洶湧的大海(見圖片)。

      這幅驚人壯麗太空現象的照片是為慶祝「哈勃」太空望遠鏡在軌道上運行13年發表的,照片上呈現的是編號為M17恆星形成範圍內的一個很小區域。像天鵝星雲一樣,M17位於離開地球約5500光年的人馬星座中。

      圖象包容範圍約為3光年,這與地球到離開地球最近恆星的距離相當。宇宙風暴的顏色取決於不同的氣體,紅色表示硫,綠色表示氫氣,而藍色表示氧氣。


    毒狼蛛星雲中正瀕臨死亡的恆星(圖)

    2003年4月29日


      這是毒狼蛛星雲的部份照片(見圖片),那裏的星際間氣體因熾熱恆星的輻射而發出不同顏色的彩虹。毒狼蛛星雲位於大麥哲倫星雲中,離開我們的銀河系比較遠,它比我們的銀河要小。從照片右下方可以清楚地看到明亮的大恆星團,該星團被稱為Hodge 301。

      Hodge 301星團中的恆星相對於自己的大小來說比較「年老」,星團中的大量恆星存在僅幾百萬年,只有少數恆星像太陽一樣已存在幾十億年。Hodge 301星團中許多恆星已像超新星那樣發生了爆炸,在爆炸時以高速向太空噴濺大量物質,這些噴濺物質壓縮星際間氣體,結果形成層狀和線狀結構,它們看上去就像整張照片上呈現的那樣。

      天文學家認為,照片上至少有3顆紅色超巨星在最近200萬~300萬年中像超新星一樣發生了爆炸,或許,其中某些超巨星已經變成了超新星,但是我們還不清楚這一點,因為它們離開我們地球的距離有16.8萬光年之遙,爆炸時發出的光還沒有抵達地球。


    宇宙中最美麗的天體(圖)

    2003年4月28日


    圖1

      行星狀星雲──恆星災變殘餘無疑是宇宙中最美麗的天體,但是它們依然很神秘。雖然許多氣體-塵埃星雲離開地球比較近並且被我們詳細研究過,可是它們仍使天文學家們感到困惑。


    圖2

      這裏說的首先是少數異常星雲,它們非常強烈地被加熱,同時它們含有大量離子,即失去一個或幾個電子的原子。其輻射強度(或與高能粒子互相碰撞),取決於參與這一過程的原子數量和失去的電子數量。高能「風」「吹散」周圍物質中的特殊氣泡,其中一些氣泡在拍攝的照片中呈現出不同的彩色弧光。


    圖3

      但是甚麼是這種原子激發的起源呢?可能是高能年輕恆星,或是隱藏在星雲內部的某個奇異天體。這些奇異天體又如何列入宇宙演變的現代圖象中?安裝在智利南歐天文台(ESO)的一架巨大望遠鏡最近對這些奇異星雲進行了大量最新觀察,設在比利時列日市天體物理和地球物理學研究所一組天文學家查明,4幅麥哲倫雲(大麥哲倫雲和小麥哲倫雲是銀何繫兩個最近的伴星系,離開地球約幾萬光年)照片中星雲高度電離(見圖1至圖4)。


    圖4

      在前3幅星雲照片上,比利時天文學家順利地識別出高能輻射(紫外線等)起源:最強烈加熱、最巨大恆星(並且其中幾個是雙星)。這可能是沃爾夫-拉葉星(WR - Wolf-Rayet stars),其亮度超過太陽亮度100萬~1000萬倍,但是它們只能燃燒幾百萬年,而不是幾十億年,就像「已死亡」的黃矮星一樣,其質量超過同類恆星質量20倍,表面溫度超過9萬度。在第4幅星雲照片上,比利時天文學家沒有成功可信地識別出高能輻射源。


    天文奇觀:巨星大爆發(圖)

    2003年1月9日


       一顆罕有的名為「Rho Cas」的特超巨星近日經歷了一次大規模的爆發。科學家們表示該星爆炸所產生的碎屑足足可以造出1萬個地球。

      由於爆發隨時會再發生,故「Rho Cas」正成為了天文愛好者和天文學家競相追逐的目標,他們都想成為這個「天文奇觀」的第一個見證人。

      據悉,俄羅斯太陽地球物理學院西伯利亞分院將超新星爆發對附近行星的災難性影響作了圖象資料模擬演示:超新星爆炸後約8分鐘,整個星空淹沒在巨大而可怕的耀斑之中。接下來,與爆炸發出的使人目眩的光芒一起到來的是看不見的X射線、紫外線和輻射,它們衝破行星的大氣保護層,瞬間就會毀滅所有生物。爆炸的輻射能量使大氣層和行星表面的溫度一下子加熱到幾千華氏度。海水開始大量蒸發。行星被灼熱的氣體籠罩。透過濃霧,一隻膨脹的球體在閃閃發光,夜色蒼穹紅裏透紫,整個場面十分可怕。


    宇宙中綻放的玫瑰花(圖)

    2002年9月23日


      哈勃太空望遠鏡拍攝到一幅漂亮的星雲照片,從中可以看到類似玫瑰花的色彩。該星雲編號為N11A,其中心含有的巨大恆星發出的強烈輻射迫使其周圍的氣體發出螢光。

      N11A星雲位於銀河系大麥哲倫雲中新星激烈形成的區域,這是一個不大的銀河系,是我們銀河系的一個近鄰,在地球南半球上能看見它。N11A星雲是該區域中最小的星雲,一些年輕巨大的恆星就位於其中。


    黑洞融合跡象壯觀動人(圖)

    2002年9月4日


      眾所周知,在許多星系中心(在我們的銀河系中心也是這樣)有一些巨大的黑洞。當兩個星系碰撞時(這在宇宙中並非罕見),會發生黑洞之間的碰撞。黑洞的融合跡象是非常動人壯觀的,例如在編號為NGC326射電星系的照片上成功地記錄到了這樣的碰撞,天文學家認為,在NGC326中心發生了兩個黑洞的融合。他們在這張照片上看到象形字母「X」,它是圍繞碰撞黑洞快速旋轉氣團互相垂直噴射到太空中強大的射電輻射流形成的。

      美國和澳大利亞一組天文學家利用澳大利亞的Australia Telescope National Facility望遠鏡從事這項研究,他們確定,在兩個黑洞融合時會形成一個更巨大的黑洞,並且這更巨大黑洞的中心位於原來兩個黑洞連線之外,而它的產生會使其旋轉軸發生跳躍式變化。同時,融合黑洞的射電輻射方向也會發生相應的改變,因此形成新舊釋放射電輻射流的類似「X」的圖形。

      其實具有「X」字母形狀射電輻射的星系早已發現(它們約佔全部已知星系的7%左右),但是迄今為止誰也沒有對它們的成因作出過合理的解釋。


    「哈勃」拍攝到星系死亡之舞(圖)

    2002年12月18日


      星系死亡之舞這幅照片是「哈勃」太空望遠鏡將自己的取景器對準巨蛇星座方向之後拍攝到的,這個星團被稱作「賽佛特六重奏」,它離開地球約1.9億光年,顧名思義,在該星團中應該好像有6個星系,但是實際上相互「緊密作用」的只有4個星系。其中心有一個不大的旋渦星系,它面向我們比其餘4個「鄰居」幾乎遠5倍,而右邊模糊不清的斑不是獨立的星系,恆星的長長「尾巴」來自鄰近的星系。

      4個星系相互之間如此靠近,引力已經開始使它們的形狀發生畸變,致使它們之間的恆星重新分布,這種「跳舞」已經持續了幾十億年之久,不可避免地導致形成一個大星系取代「六重奏」的4個星系,但是這種取代不會馬上發生,多半需要經過幾十億年。