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宇宙之精彩天體十七

(科普2013-06-27 08:26:34)

星係為什麼會這麼令人著迷呢?因為它們有美麗的外觀,更有看不見也難以理解的內涵,NGC 1232就是一個很好的例子。上面這張NGC 1232影像是由一部極大望遠鏡所拍攝的,影像中可以清楚地看見這個星系壯麗的漩渦臂。環繞著星系核心的漩渦臂,主要是由數以百萬計的亮星和黝黑塵埃雲所組成。除此之外,還有含有眾出藍色亮星的疏散星團散布在漩臂上,以及緻密的星際塵埃所結成的塵埃帶間隔著漩渦臂。對一個星系來說,它還有數十億個較暗的恆星和大量的星際雲氣,它們和起來具有巨大的質量,也控制了星系內層的動力學行為。因為從星系外圍可見的運動狀態,星系應該含有巨量的其它物質,因為到目前為止天文學家還不了解它們的本質,所以暫時用暗物質來稱呼它們。這些看不見的物質到底是什麼呢?

在NGC 1275中,一個星系正切入另一個星系。靠近圖片的中央,充滿星際塵埃的螺旋星系盤面。正切入左下角明亮可見的大橢圓星系。當星系碰撞時,星系將會有顯著的改變。由於引力的拉扯,會使得星系變形,雲氣受到壓縮,進而觸發新的恆星誕生。在人類的眼中,星系碰撞是以每個畫面一億年的慢動作在進行著。NGC 1275是飛馬座星系團的成員之一。NGC 1275中的每個星系約橫跨5萬光年。上圖是由哈勃太空望遠鏡分別在1995年與2001年所拍攝的影像所組合而成的。

天文學家一直在問:「巨大的異常星系NGC 1316 能用來校準宇宙距離尺標嗎?」有可能,如果這個異常星系的成員都是正常恆星的話。一眼就能看出上圖中的NGC 1316很不尋常,因為它具有橢圓星系的大小和形狀,但是它也具有幾乎是螺旋星系專利的塵埃帶的銀盤。這些特徵有可能來自它和另一個星系,數十億年來相互作用影響的結果。最近天文學家一直在偵測NGC 1316內的新星爆發,並且發現NGC 1316內的新星出現率超乎意外的高,11天出現了4顆。為什麼天文學家對新星這麼有興趣呢?因為新星是起源自白矮星的一種爆發現象,而且會有固定的最大亮度。所以,如果NGC 1316內的白矮星也是典型的白矮星,那麼它的新星也應該和其它的星系的新星一樣,具有標準的亮度,天文學家就可以用它們精準地計算出這些新星和星系NGC 1316的距離。然後再用這個測定的距離,去校準其它的距離指針,得到一套更精確的量天尺,來量測宇宙各種天體的距離。天文學家正試著去了解造成NGC 1316星系這種不尋常情況的原因。初步的研究顯示NGC 1316這個巨大的橢圓星系,大約在1億年前吞食了一個附近的螺旋星系。支持這個說法的證據是圖中黑色的塵埃帶,通常在螺旋星系中才會有大量的塵埃存在。上圖中不怎麼亮的點就是球狀星團,目前我們還不能解釋這些球狀星團為何這麼小。大部分的橢圓星系都有又多又亮的球狀星團,但NGC 1316中卻只有一些而已。這些觀測到的球狀星團的年齡非常老,不可能是因為最近和螺旋星系碰撞後形成的,其中的一種假說是這些球狀星團是先前的螺旋星系所殘存下來的。

許多螺旋星系有棒狀的中心,甚至連我們的銀河系可能也有這種棒狀核心,不過也許沒有像下面的NGC 1365一樣突出而已。從棒狀核心持續的運動情形,暗示這類星系有相當大質量的漩渦臂。而從藍色年輕亮星和塵埃帶的排列特性,也顯示這類星系有很強的迴旋密度波,因而觸發了恆星誕生。NGC 1365是天爐座星系群的一員,相對來說離我們不算遠,我們能夠同時量測它的速度和距離,所以對協助天文學家估計宇宙的膨脹速率有幫助。NGC 1365是個巨大的棒漩星系,它位在南天的天爐座,距離我們6000萬光年,直徑約有20萬光年。這三張最近發布的影像,讓我們從可見光和紅外光波段,來探索這個雄偉的宇宙島。中間的影像是地面可見光望遠鏡所看到的NGC 1365,照片清楚地顯現出動人的漩臂從中央的 棒狀銀核伸出。左上方的圖,是來自哈勃望遠鏡的近紅外光影像,它顯出NGC 1365中心的年輕藍色亮星和黝黑的塵埃帶。明亮的黃色星系核心,可能藏有一顆大質量的黑洞。右下方的圖,是來自哈勃望遠鏡的另一張星核的紅外光影像,影像中的藍色亮點也是來自年輕的星團,但是,其它的紅外光亮點,是來自藏在塵埃雲里的新誕生的星團。天文學家認為NGC 1365棒狀核心所產生的重力場,對這個星系的演化有決定性的影響。它把氣體和塵埃吸入中心的造星區,最後更把物質送進核心的大黑洞里。

上面這兩個星系之間的作用實在很奇特,因為有一根長度超過二萬光年的長管連繫著它們。這根由黝黑塵埃所組成的宇宙絲帶,在背景星光的襯托下,從左方的NGC 1410向右方的NGC 1409延伸纏繞。這對星系位在金牛座,距離我們只有三億光年。這道很薄的物質寬度只有500光年,它很可能是這兩個星系最近相互碰撞的結果。雖然這張哈勃望遠鏡影像,精彩地呈現了星系互撞時它們如何交換物質,不過同時也為現有星系演化理論帶了新的挑戰。例如,從NGC 1410的藍色恆星誕生區看出來,這次巨大的碰撞在NGC 1410觸發了恆星誕生,不過縱然觀測結果顯示物質流進了NGC 1409 ,NGC 1409並沒有形成熾熱的藍色亮星。這兩個被重力束縛在一起的星系,將來會有更多的碰撞,而最後它們會合併成單一個星系。

NGC 1705和我們銀河系的衛星星系——大、小麥哲倫星系很類似,它的大小只有2000光年,幾乎已經是星系的下限了。雖然NGC 1705的距離遠達1700萬光年,不過在下面這張從1999年和2000年哈伯望遠鏡數據所建構出來的美麗影像里,它內部的恆星還是可以很清楚地分辨出來。影像中,星系內年輕熾熱的藍色恆星大多集中在中心的星團內,較年老且較低溫紅色恆星的分布則較均勻。NGC 1705的年齡可能已經高達130億年,它的一生中可能不停地有恆星誕生,最近一次爆發性恆星誕生所產生的星光,可能在三千萬年前才開始照耀地球。這個緩緩演化的不規則矮星系,缺乏像漩渦臂這類較規則的結構體,一般認為宇宙初期的第一批星系之外觀大致如是,而NGC 1705可能是離我們最近的一個模型星系。

上面這個美麗且巨大的球狀星團NGC 1850,位於大麥哲倫星系內的核心區,距離我們約有16萬8千光年。乍看之下,這張由哈勃望遠鏡所拍攝組合影像顯示,這團星星和在我們銀河系銀暈內遊走的年老球狀星團相比較,不管在形狀上或是大小都很相似。不過最大的不同是NGC 1850內的恆星都很年輕,也因此在我們銀河系內其實找不到可以和它對照的星團。NGC 1850是一個雙星團,另一個緊密的星團位在大星團中心右下方的位置。位於大星團內的恆星,年齡估據在5000萬年上下,而小星團內的恆星更年輕,年齡只有4百萬年。事實上,小星團所含有的金牛座T型星質量都很低,而像太陽這類恆星還只是在誕生階段。影像左方的藍綠色輝光的星雲,是超新星爆炸的超新星遺骸,它們見證了劇烈的恆星爆炸事件,同時也告訴我們NGC 1850內,擁有生命期很短暫的大質量恆星。我們的銀河系裡,並沒有像NGC 1850這麼年輕的球狀星團,不過,在大麥哲倫星系中,依然可以看到年齡僅僅只有4000萬年的球狀星團。雖然如此,NGC 1850就是在大麥哲星系也是最特殊的一個。如果你仔細的檢驗下面這張影像,你可以看到兩個星團。影像中央的星團是NGC 1850A,它右下方的NGC 1850B較小且較年輕。在NGC 1850B星團內,恆星的年齡大約只有400萬年。環繞這兩個星團的大型紅色雲氣,主要是由較年輕星團內的超新星爆炸所產生的。影像左上角的紅色超新星遺骸是N57D。

上個世紀70年代是常被忽略的一個時期,類似地,編號為NGC 1977、 NGC 1975和NGC 1973的這群美麗反射星雲也常被忽視,因為它們附近有個名為獵戶座星雲的壯麗恆星誕生區。位於獵人配劍上,大約在明亮的獵戶座星雲的北端,這些星雲和離我們1500光年遠的獵戶座巨分子雲也有關聯。它們的最突出的特徵為星際塵埃反射熾熱年輕恆星星光後,所形成的藍色色澤。在這張清晰的彩色照片里,部分的獵戶座星雲出現在影像下緣,而在影像中心的是這群反射星雲。其中,NGC 1977是橫過影像中下方的星雲,它和右上方的NGC 1973與左上方的NGC 1975,中間隔著一道鑲著氫原子昏暗紅色輝光的暗區。這個暗區的外觀很像一個正在跑步的人。

1500光年之外的獵戶座里有一個星雲,因為它的輝光和黝黑的塵埃帶,所以看起來很像是一盆火。為什麼火焰星雲會這麼明亮呢?常見的火焰是來自快速的氧化過程,並不是這個宇宙火焰發出亮光的原因。讓火焰星雲發光的真正原因,是位星雲右方的參宿一,它是獵人腰帶星中最東邊的那一顆。它所發出的高能輻射照入火焰星雲里,把雲氣中氫氣的電子剝離,當電子和遊離的氫複合,就產生我們所看到的輝光。上面這張火焰星雲(NGC 2024)的假色照片是在紅外線波段拍攝的,因為,在這個波段可以看到星雲里剛誕生的年輕星團。火焰星雲是獵戶座分子雲團的一小部份,著名的馬頭星雲也是這個恆星形成區的成員之一。

星團NGC 206位在仙女座大銀河(M31)的旋渦臂上,它是本星系群里最大的恆星形成區之一。NGC 206美麗的藍色亮星很年輕,而且離我們很近。如果能夠仔細而且有系統地研究星團內和外圍的變星們,可以精確地定出NGC 206的距離。天文學家現正在搜尋NGC 206內的變星,他們尤其對造父變星以及蝕雙星特別有興趣。量測這類變星亮度和光譜的周期性變化,可以定出這類變星和我們的距離。在精確地定出NGC 206後,可進而定出M31的確切距離。這些量測能讓我們對星系形成和演化有更進一步的了解,甚至對宇宙尺度的量測都很關鍵。分享:


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