天上還會出現新的星座嗎？

如果有的話，他們會長什麼樣子？

其實在不久前的10月18日，美國航天局（NASA）就宣布天空中將增加21個全新的星座。不過，天文愛好者們先不著急在夜空尋找，因為這些星座無法用肉眼看到。其實，這些星座是由宇宙中最極端的天體——伽馬射線源構成的。NASA以此來慶祝高能天文衛星的集大成者——費米（Fermi）伽馬射線空間望遠鏡入役後的第10個年頭。

千百年來，繁星點點的蒼穹景觀即已為人熟知。很早之前，生活在不同地域、不同國家的人們就結合各自的文化與傳說，為星點連線賦予了現實或幻境中的形象，定義出了不同的星座體系。對於今天每一個想認識星空的人來說，20世紀上半葉由國際天文學聯合會（IAU）確立的88個現代星座都是最直觀的出發點與依據。這些星座的形象有的沿襲自古希臘神話，甚至還可以上溯到更早的兩河流域諸文明；有的則是更晚近的大航海時代的產物，近代科學的諸多發明發現映現其中。

作為類比，這次新增的21個高能星座也有不少以神話或儀器命名。不過，這一次的神話是以科幻為主的現代神話，比如來自小行星又遍歷諸曜的小王子、像天文學家通過觀測遙遠星光追溯宇宙歷史一般進行時空旅行的神秘博士時光機TARDIS、以發射伽馬射線的正反物質湮滅過程驅動的《星際迷航》主角企業號星艦、被伽馬炸彈輻射照射後變身的綠巨人浩克，揮舞著高能白熱光武器的巨獸哥斯拉……總之，或多或少都與天文學或高能輻射扯上一些關係。唯一的古典神話形象是北歐雷神托爾（Thor）揮舞的雷電之錘米約尼爾（Mjolnir）——之所以用到了這個名字，是因為費米在聚焦高能深空之餘，還兼有考察閃電引發的地球伽瑪閃（terrestrial gamma-ray flash）的職責。

在科學儀器方面，相比光學星座中的望遠鏡座、顯微鏡座、六分儀座之類原始形象中的濃濃古風，費米星座中的科學儀器部分取材就更加現代了。首先這顆衛星本身當仁不讓地成為一大亮點。這個位於天琴座與天秤座之間的高能星座由5個疑似耀變體、2顆伽馬射線脈衝星與1個不明源組成，乍看上去真與兩翼電池板伸展的費米衛星有些相似。而鑒於在電磁波譜能量最高與最低的兩端，輻射源的身份與輻射機制大體相通，高能天空還為射電望遠鏡保留了一席之地，以凸顯高低能多波段聯測對於天體物理學的意義。又考慮費米的另一台主要科學觀測設備——伽馬暴監視儀（GBM）建成於美國阿拉巴馬州，這裡曾經設計了阿波羅計劃用到的土星5號，這種空前強大的運載火箭也由此得到了屬於自己的伽馬射線星座。

與動物有關的費米星座只有兩個，其一是黑寡婦蜘蛛。選擇這個名字並非由於費米團隊的成員對這種有毒爬蟲情有獨鍾，而是這個名字代表了一類重要的伽馬射線天體——黑寡婦脈衝星，費米望遠鏡對這方面的研究也是貢獻良多。黑寡婦蜘蛛最重要的習性之一就是交配過後雌蛛經常以伴侶為食；在黑寡婦脈衝星系統中，高能脈衝星風中伽馬光子也在一步步地將密近的低質量伴星瓦解，故名。另一個與動物有關的新星座就是薛定諤之貓，代表了量子力學關鍵的測不準概念，據此衍生的一系列理論是現代物理學的基石之一。

在標準的88個星座中，只有1個是以真實人物命名的，這就是印第安座；費米星座也是如此，這個榮譽歸於阿爾伯特·愛因斯坦。除了其所提出的相對論為包括高能天體理論在內的現代物理學各分支帶來的深遠影響之外，費米小組選擇這個人物還有另一重內涵：如果沒有愛因斯坦著名的質能方程E＝mc2，費米的大面積望遠鏡（LAT）就根本不可能變為現實——當能量足夠高的伽馬光子射向組成LAT的層層鎢板時，光子攜帶的能量轉化為質量，變作一對正負電子。隨後電子對從夾在鎢板之間的矽片跟蹤器中穿過，並最終被LAT底部的量能器吸收，其運動軌跡就反映了光子入射的方向；光子能量則必須根據量能器測得的電子對能量結合質能方程來反推。

與現代光學星座命名不同的是，這次費米小組選擇了不少標誌性地名作為高能星座的名稱。這裡的絕大部分都是為了致敬費米計劃6大參與國的貢獻，如代表LAT研發主力軍——美國斯坦福大學的舊金山金門大橋，以及美國海軍實驗室與美國宇航局戈達德航天中心的華盛頓紀念碑；還有分別代表法國、德國、義大利、日本和瑞典合作者的埃菲爾鐵塔、新天鵝堡（城堡）、羅馬斗獸場、富士山以及瓦薩號戰艦。不過亞歷山大燈塔的引入是為了凸顯超新星爆發後的殘留物——脈衝星在高能宇宙中的地位：固然大部分脈衝星都是射電脈衝星，但還是有少量星體也會發出高能輻射。費米升空後，已知伽馬射線脈衝星的數量從先前的個位數激增到了百餘顆，其中更有第一顆河外伽馬射線脈衝星PSR J0537-6919、可以在射電和高能之間切換的「變身」脈衝星PSR J1023+0038、最早一批只能發出伽馬光的脈衝星等諸多新花樣。這些宇宙燈塔一般的小小星球不僅陸續帶來著有關輻射機制以及緻密星演化的新知，還構成了費米記錄下的為數最多的一類身份得以完全敲定的輻射源，這次為其單獨命名一個關聯星座也算順理成章。

最後一個費米的高能「星座」其實很難稱之為星座。它是銀河系中真實存在的結構，也是費米望遠鏡最出乎意料的發現之一——費米泡。前面介紹的20個星座大抵由伽馬點源連接而成，只是與傳統意義上的星座觀測波段有別；這個費米泡則是一個從銀盤上下對稱延伸數萬光年的瀰漫延展源，其輻射的典型能量較銀盤更高，大小几乎佔據了可觀測天空的一半。雖然這對泡狀結構的成因仍無定論，不過一般認為它應該與銀河系中心特大質量黑洞可能的過往活動有關。

當然，至少在當下，這些新的高能星座還只是非正式的定義，而且只給出了星座的形象，並未規划出每個星座覆蓋的天區。但誰知道今後的情況呢？畢竟現代可見光星座體系的確立是基於方便觀測者認星的考量，而費米提出新定義的初衷也是幫助更多的人了解伽馬射線宇宙。或許在未來，研究者乃至公眾就會彼此交流「愛因斯坦座又有一起伽馬暴發生」「富士山座某一耀變體耀發」又或者是「黑寡婦蜘蛛座發現了一個新的黑寡婦脈衝星系統」吧！

制定高能星座的費米衛星

我們平常所知構成星座的繁星，其真實身份多半是銀河系中與太陽類似的恆星，它們在自身中心核聚變反應的驅動下發出光和熱，照亮宇宙，也帶給了觀星者以無限的遐想。但到了波長更長、頻率更低的紅外以至射電波段，星光逐漸隱去，塵埃抑或星際分子、中性氫和各種非熱連續輻射開始充斥全天；而在短波一端，由繁星組成的熟悉圖樣照舊要銷聲匿跡，取而代之的是自然界最狂野的景觀，在光子能量最高的伽馬射線能段尤其如此。伽馬射線的天空由質量數百萬至數十億倍於太陽的特大黑洞驅動的活動星系核、大質量恆星瀕死爆發過後留下的緻密殘骸和瀰漫遺迹，連同河內星光同帶電宇宙線粒子相互作用產生的彌散光主導，其間又點綴著各式激變事件揚起的瞬變閃光，它們一道講述著宇宙極端的一面。

不過若想見識伽馬射線的天空，卻著實要費上一番周折。地球大氣能夠吸收這些對生物有害的高能光子，所以直到太空時代啟幕之後，天文觀測才得以在這一能段發展起來。事實上，最早的天文衛星之一——1961年發射的探險者11號就是伽馬射線天文學的先驅；而1991年入軌、2000年退役的康普頓伽馬射線空間天文台更是將200餘個GeV（1 GeV相當於10^9電子伏特）級深空伽馬源編目在案，其中又不乏本質不甚明確的新源，由此掀起了高能天體物理學研究的新高潮。

在康普頓退役8年後的2008年6月，本名伽馬射線大面積空間望遠鏡（GLAST）的費米（Fermi）伽馬射線空間望遠鏡承襲著求索極端宇宙的使命，從美國佛羅里達州卡納維拉爾角升空，開始了持續至今、為時已達10年有餘的發現之旅。作為高能天文衛星的集大成者，費米搭載的儀器的靈敏度、觀測能段、覆蓋視場、解析度、響應時間等各項性能指標全面超越前輩與同儕，這在一開始就註定了它作為伽馬射線天文學革新者的地位。

10年過後的今天，費米望遠鏡用超過3000個持續存在的伽馬源、貫穿整個銀河系的大尺度新結構以及數以千計的伽馬射線暴事件，刷新了人們對極端宇宙的認知，同時又帶來了更多新的謎題。更不要提的是它還參與了第一次電磁波與引力波的協同探測以及第一次電磁波與中微子的協同探測，在創造歷史的同時，也一道見證了多信使天文觀測時代的到來。

宇宙中的新結構、高能爆發事件及其多信使聯測讓公眾津津樂道固矣，但真正讓費米穩穩坐定伽馬射線天文學界頭把交椅的，還是那些數量眾多卻不是那麼知名的持續源，涵蓋了以黑洞噴流正對地球的耀變體為主的各式活動星系核、恆星形成活動火熱進行中的星暴星系、普通星系、高能脈衝星、超新星遺迹、星團、雙星等等，不過依然湧現了不少不明新源。

要說這3000多個的伽馬源總數是什麼概念？首先，這個數字是康普頓時代的10倍還多。而且費米與前輩的差異不僅僅在數量上：在它的主力觀測儀器——大面積望遠鏡（LAT）的可觀測能段下限與康普頓搭載的高能伽馬射線實驗望遠鏡（EGRET）相當的前提下，LAT的能量上限達到了EGRET的10倍甚至更高，靈敏度更是有了超過一個數量級的提升。這等同於費米有能力記錄下更多覆蓋能段更寬的光子，更好地展露出極端天體更加詳盡的面貌。舉一個形象的例子，單論費米這些年來從全天最明亮的持續伽馬點源之一——船帆脈衝星接收到的高能光子，其總數就已經超過了EGRET在9年間記錄下的所有輻射源光子之和，這對於研究者的意義不言自明。

同時，伽馬源的數量達到了數千個，在數量級上與肉眼可見的恆星總數（約6000顆）相當，這就意味著費米眼中的伽馬射線天空有著與可見光類似的群「星」閃耀。只是這些高能光點不再是普通恆星，而主要是河外星系中央活躍的特大質量黑洞和河內的緻密星骸。這樣一來，我們也就第一次有機會藉助星座這一古老的手段，來界定高能天空的分野。

在勾勒完高能星座之後，費米空間望遠鏡的發現之旅還在繼續。衛星本體在遭遇了2013年的太空垃圾碰撞險情與今年早些時候的太陽能電池板故障之後風頭不減，任務期也是一再擴展，由此積累的長期觀測數據堪稱高能天文學的無價之寶。而在3000個伽馬源中，上千尚不能合理解釋的高能點源（這其中還包括了在康普頓時代確定的100餘個）的真實面目仍舊有待深究。更何況這些已編目源也不過是利用這顆衛星發射後前4年的觀測結果整理而來，針對其他數據的分析工作也在有條不紊地進行著。目前費米團隊正準備發布新一批伽馬源的信息，讓已知源的總數增加到5000左右。在不久的將來，伽馬射線的星空想必會更加燦爛。

撰文/和泉 圖片/NASA

NASA費米星座主頁

有可能。

若人類移民到幾光年外其他星區，看到的星就與在地球看到的不同，就可能再設計出星座來。

很多年後很多恆星會毀滅，在地球方位見之恆星也不同，也就沒有以前星座的樣子，不過那是幾億年後的事，太陽地球早該毀了。

當然是有可能的，目前星座的確認是由天文學聯合會確認的，他們的邊界的劃分也是他們定下來的。至目前，似乎沒有再變動過。

如果要修改星座數量和邊界，應該也是由天文學聯合會來決定。

另，由於現代觀測一般已經使用天球坐標來描述，星座的分區功能變得不再重要。因此我覺得星座變化的可能性不大。

話說聖鬥士里的星座都是存在的嗎

聖域的應該都有的

神海冥呢