桑拿街論壇 - Powered by Discuz! Board

標題: 透過厚厚的星際塵埃：650光年外的宇宙之眼 [打印本頁]

作者: leofong 時間: 2012-5-14 00:27 標題: 透過厚厚的星際塵埃：650光年外的宇宙之眼

　　創生之山

　　近日美國宇航局為慶祝其在軌的斯皮策空間望遠鏡超期運行1000天而精心挑選出了10張最佳空間紅外拍攝圖像。斯皮策空間紅外望遠鏡是美國宇航局實施的四大軌道天文台計劃之一，其中包括運行於可見光波段的哈勃空間望遠鏡，運行於紅外波段的斯皮策空間望遠鏡，康普頓伽瑪射線天文台以及錢德拉X射線天文台。

　　650光年外螺旋星雲似宇宙之眼

　　這裡所展示的是螺旋星雲。

　　2003年8月25日，美國宇航局發射了斯皮策空間望遠鏡，其目的是透過被厚厚的星際塵埃雲的阻隔，窺視星系的核心和宇宙中其它隱秘的區域。這一獨特的能力都要歸功於其上搭載的三台工作在紅外波段的儀器，人類的肉眼無法看到紅外波段。

　　當斯皮策空間望遠鏡發射升空時，美國宇航局為這台價值22億美元的設備定下的設計壽命是5年。斯皮策空間望遠鏡在太空中工作時需要使用一種冷卻液，以便將其自身的溫度降低至接近絕對零度，以最大程度的減少干擾。但是到了2008年，科學家們估算認為其所攜帶的冷卻液行將耗盡。

　　2009年5月15日，最後一滴冷卻液也已耗盡，但是斯皮策空間望遠鏡上卻仍有一台相機可以工作，那就是紅外陣列相機。這台設備可以拍攝紅外波段圖像，包括這張螺旋星雲的照片，這一星雲位於650光年之外。

　　斯皮策望遠鏡小組成員，美國哈佛大學的約瑟夫·霍拉（Joseph Hora）表示：「這張圖像中所觀測到的紅外光，基本上是由溫暖的塵埃氣體發出來的。」他說：「這就是紅外線波段觀測的優勢：平常看上去黑暗一片的塵埃雲，在紅外波段看到的卻是一個位於巨大氣殼結構內部的彗星般的結節結構。」

　　
　　這是斯皮策紅外望遠鏡拍攝的恆星新生區W5，也即著名的「創生之山」。

　　巨大的塵埃雲常常讓天文學家們無法看清恆星新生區內部的情景，正如這一區域所發生的情況一樣。但是斯皮策的紅外之眼則可以穿透雲霧，看到其內部之前不為人知的結構。隨後科學家們利用不同的顏色為不同波段上獲取的數據賦予某種顏色，從而得到這樣的彩色圖像。

　　比如說，藍色代表活躍的恆星所在的紅外波段，紅色則代表和有機分子構成的塵埃顆粒有關的紅外波段。

　　斯皮策望遠鏡小組組員，美國哈佛大學的霍華德·史密斯（Howard Smith）表示：「恆星並非全部形成於宇宙誕生之初，它們至今仍在不斷的形成。」他說：「有了斯皮策望遠鏡的幫助，我們便將有能力透過塵埃雲觀察這一過程。」

　　

　　宇宙龍捲風

　　這張圖像看上去就像是詭異的宇宙龍捲風，但實際上這一物體名叫「赫比格-阿羅49/50」，它是一顆仍處於形成階段的年輕恆星噴出的高速外向噴流。當這一噴流以每小時36萬英里（約合58萬公里）的速度和其週遭空間中其它星際物質發生碰撞時，便會形成激波，並在紅外波段發出輻射。

　　霍拉表示：「外向噴流是年輕恆星上發生的典型現象。據我們所知，這一噴流結構似乎是和這張照片中我們所見到的這一恆星有關的。」他這樣說的原因是科學家們尚無法確定在這張圖像中下方那顆擁有藍色塵埃盤的恆星是否便是這一噴流結構的始作俑者。他說：「這張照片已經接近斯皮策空間紅外望遠鏡觀測分辨率的極限，但是如果你是在可見光波段進行觀測，那麼在這裡你將什麼也看不到。」

　　

　　銀河系地圖

　　這是一張根據斯皮策紅外望遠鏡的數據製作的銀河系側視圖像，整個圖像被分為數個條帶區域，合起來共同呈現出我們所在的星系三分之一的情景。天文學家們希望能在2012年年內發佈覆蓋整個銀河系的圖像。

　　霍拉說：「我們已經從恆星分佈特徵中瞭解了很多有關銀河系結構的信息，在這張圖像中，那些暗淡的藍色光暈便是銀河系中的恆星。」他說：「我們可以透過厚厚的塵埃雲清楚的看到其背後的情景，對恆星的數量進行精確的計數，觀察銀盤是如何出現翹曲的，以及銀河系中央的棒旋結構。」

　　

　　獵戶座星雲

　　當在2009年5月份斯皮策紅外望遠鏡耗盡其冷卻劑，史密斯，霍拉和其它科學組成員嘗試著找出他們的這台設備究竟還能繼續做哪些工作，為此他們進行了一系列的測試。

　　他們選中的第一批測試目標中就包括大名鼎鼎的獵戶座星雲。他們的測試結果給出了斯皮策紅外望遠鏡的另一項觀測技巧，那就是不斷對同一區域目標進行重複觀測，以便找出其在此期間是否發生了變化。

　　霍拉說：「這是搜尋年輕恆星的好方法，因為它們的光度會在短時間內發生幅度超過30%的變化。」還有其它的意外發現，那就是對系外行星的搜尋。史密斯說：「基本上就是你盯著一顆單個的恆星觀察，觀察它由於有行星從其面前經過而導致的星光減弱現象。」

　　

　　穿透雲霧

　　在可見光波段，著名的草帽星系看上去就是一個白色的模糊球體，周圍被一圈黑邊所環繞。然而在這張紅外圖像中，這個星系熠熠生輝。這張圖像是在斯皮策紅外望遠鏡耗盡其冷卻劑之前所拍攝的。這是一張合成圖像，由一張斯皮策望遠鏡的圖像疊加一張2003年哈勃空間望遠鏡拍攝的可見光圖像而成。

　　霍拉說：「在薄薄的環帶中出現額外的粉色物質的原因目前尚不清楚，但我們認為這一星系可能攝取了數量可觀的氣體物質，或是在過去某一時刻曾經和另一個星系發生過碰撞。」

　　

　　天鵝座

　　這張天鵝座天區的圖像是在2009年斯皮策紅外望遠鏡耗盡其冷卻劑之後所拍攝的第一批圖像之一。霍拉說：「我們構建了一幅合成圖像來確認我們的相機是否按照我們預期的方式工作，這樣的結果讓我們很清楚的知道我們可以繼續進行我們的科學工作。」

　　三年之後，美國宇航局宣佈正在考慮繼續為斯皮策項目提供運行資金以便使其一直運行到2015年。

　　

　　漩渦星系

　　這張漩渦星系的4色合成圖像是在斯皮策空間紅外望遠鏡耗盡其冷卻劑之前所拍攝的。該張圖像中包含了由基特峰國家天文台拍攝的可見光波段圖像數據，圖像顯示了兩個截然不同的星系正處於合併過程當中。

　　史密斯說：「在可見光波段，這些看起來並不那麼明顯。但是在紅外波段不同，看上去兩個星系一個呈現紅色，另一個則是藍色。」史密斯指出，研究星系之間的碰撞現象本身便是斯皮策望遠鏡的主要科學目標之一。

　　

　　三葉星雲

　　另一個在紅外波段看上去遠比在可見光波段觀察更為壯觀的是三葉星雲。

　　這一區域的恆星新生區一般而言是被黑暗的塵埃和氣體帶遮蔽的，但是斯皮策望遠鏡的紅外之眼可以穿透這一層屏障。史密斯說：「三葉星雲中存在著沒有看不到恆星的條帶區，它們將星雲分成幾個不同的區域。但是在紅外波段我們可以看到這些條帶區發出的輻射特徵，這些信息能夠幫助我們確定這一區域的物質組成。」

　　

　　古代星系

　　斯皮策望遠鏡一直以來為人們所知曉，是因為它可以穿透塵埃雲，窺視銀河系和其它近鄰星系的內部情況。但是事實上這台大型設備還是回溯時間的利器，因為遙遠的光線抵達地球需要時間，因而當我們觀察遙遠星系和恆星發出的光芒時，我們實際上正在回溯到遙遠的過去。

　　在服役以來的多年中，斯皮策望遠鏡已經獲取了遙遠的早期宇宙的圖景。這張圖像是斯皮策望遠鏡進行的廣角巡天拍攝的，可以觀察到一些形成於110億年前的古老星系。

　　史密斯說：「我們的宇宙形成至今大約137億年，因此通過探查早期宇宙的紅外信號，我們可以回溯時間。」他說：「我們可以看到在過去的數十億年間恆星和星系是如何逐漸演化的，比如我們的銀河系。我們會問，宇宙和星系究竟是如何演化的，從而最終導致了生命的出現？」

　　

歡迎光臨桑拿街論壇 (http://sauna-88.com/forum/)