人類沒有飛出銀河系,網絡上各式各樣銀河系照片是怎麼來的?

2020-12-15 時空通訊

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

人們老有這樣的疑問:人類並沒有飛出銀河系,怎麼網絡上有那麼多銀河系圖片呢,而且有的還惟妙惟肖,細節清晰?

其實,銀河系只有一張真正的照片,其餘都是電腦合成或者構想的圖片。

就像網絡上有無數張黑洞圖片,其實只有一張是真正的照片一樣,銀河系也只有一張照片是真的照片。

唯一的一張照片是NASA發射的斯皮策太空望遠鏡,經過10年拍攝獲得的200萬張照片合成的,是一張銀河系360度全景圖。就是上面那張照片。一般人還看不懂,只有專業人士或者天文愛好者才能夠看出端倪,從中獲得許多知識、信息和樂趣。

這張圖片包含的信息量很大,有200億像素,如果把它列印出來,需要一個體育場那麼大的地方才能夠展示,因此NASA決定公布數字版,免費讓全球科學家和天文愛好者們查詢。

斯皮策望遠鏡是一臺世界最大的紅外望遠鏡。

這臺望遠鏡於2008年3月升空,其軌道很獨特,一直躲在地球背面與地球保持同樣角速度繞太陽旋轉,這樣可以躲避太陽光直射,為望遠鏡提供天然冷卻,降低液氦用量,確保望遠鏡紅外波段性能。

科學家們之所有把望遠鏡送上太空,是因為在那裡觀測可以避免大氣的擾動,可以更清晰的看往深空。每一臺軌道天文望遠鏡,實際上就是一臺軌道天文臺。斯皮策望遠鏡原計劃任務為2.5年,但實際服役了15年。

使得NASA無可奈何不得不讓斯皮策退役的原因,主要是這臺望遠鏡在環繞太陽的軌道上,依靠地球引力牽引,但每年會以0.1天文單位(約1500萬千米)的速度逐漸遠離地球,現在已經距離地球2.54億千米了,存在冷卻劑耗盡,遠紅外功能只能停止,電力不足等諸多問題,而且還將漸行漸遠,所以NASA不得不於2020年1月30日讓其退役。

斯皮策兢兢業業的服役了15年,當然不只是拍攝了一張銀河系圖片。

斯皮策望遠鏡還有許多深空發現。如類星體、令人震撼的「宇宙巨眼」螺旋星雲、130億光年的黑洞、直接觀測到行星、探測到13000光年最遠的行星、發現瀕死恆星附近巴基球、識別太陽系外行星大氣分子等等。

這裡就不一一為斯皮策評功擺好了,回到它拍攝的這張圖片。

這張巨大的銀河系圖片,大家通過邏輯想一想,就應該知道,不可能是一張從外部拍攝的銀河系全貌,斯皮策還沒這個本事跑到20萬光年直徑的銀河系外面去擺拍,而是在我們地球這個位置,環繞著拍了一圈銀河系而已。

這實際上就是在銀河系肚子裡向外拍攝的一張照片,這張照片只佔有3%的天區,卻包含了銀河系一半以上的恆星,而且由於紅外線能夠穿越星際塵埃,拍攝到了被遮擋的銀河系中心密集的恆星亮光。

但充斥網絡的無數銀河系外觀照片又是怎麼來的呢?

原來那些所謂的「照片」並不是照片,而是電腦製作出來的構想圖。有些是科學家,有些是藝術家,有些就是愛好者弄的。他們根據人類長期天文觀測得到的數據資料,通過電腦建模,模擬出了銀河系的樣子。

自從伽利略發明瞭望遠鏡,數百年來,人們就對太空充滿了興趣,觀測得到了許許多多的天文資料,尤其是近百年來了,人們獲得了大量準確的天文天體方位信息,而且觀測到了大量的銀河系外星系,拍攝到了這些五花八門星系的真實照片。

根據星系的外形,大致分為橢圓星系、螺旋星系和不規則星系。

有人又把螺旋星系分成旋渦星系、棒旋星系、螺旋星系三種,這幾種星系大致都有懸臂螺旋狀。但旋渦星系一般更大一些,懸臂更精緻一些,由於有瀰漫物質充填其中,看起來更飽滿光亮一些;相對來說螺旋星系的懸臂就要鬆散一些;而棒旋星系就是在中心有一個呈棒狀高密度恆星區,有兩條對稱大的懸臂,還有若干小懸臂。

不規則星系一般都是較小的星系,質量只有太陽的1億倍到幾十億倍之間,也有達到100億倍的,它們沒有固定結構,形狀不規則。

橢圓星系一般都是大星系,研究認為是星系碰撞融合後形成的大型星系,裡面絕大多數都是成熟和老年恆星。

科學家們根據發現的這些星系,通過掌握的銀河系各種信息數據,就漸漸完善了銀河系的樣子,認定我們銀河系是一個棒旋星系,而我們太陽系家族,就坐落在距離銀河系中心2.6萬光年的一條獵戶支臂上,以每秒約240千米的速度,圍繞著銀河系中心公轉,轉一圈約需2.25億年。

現在網絡上流傳的所有銀河系外觀圖片,都是人們想像的或者通過電腦建模的圖片,並非照片。

就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。

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相關焦點

  • 人類有可能飛出銀河系嗎?
    我們的銀河系,直徑至少有10萬光年,太陽系處於銀河系的一個獵戶懸臂上,距離銀河系中心為2.6萬光年,所以說,如果我們想要走出銀河系,至少要穿越2.4萬光年的宇宙空間。2.4萬光年的距離,以人類目前的火箭推進技術,估計飛到宇宙毀滅都飛不出銀河系,但是也不要灰心,因為希望還是有的。
  • 為什麼說人類永遠飛不出銀河系?
    51年前,我們人類就已經登上了月球,在不久的將來,遙遠的火星上也將出現人類的腳印,人類發射的兩個「旅行者號」探測器更是早就衝出了太陽風的影響範圍,這一切都使人感覺到,人類的科技在不斷地進步,只要假以時日,人類要走出銀河系似乎也不是太難。
  • 人類可能永遠都飛不出銀河系,就算達到光速,也無法飛出銀河系
    當這個物體的速度越接近光速,那麼它的質量就會越接近無窮大,而光是沒有質量的,所以不需要擔心質量上升的問題。但是我們製造的飛行器是有質量的,所以以目前的科學技術,想要達到光速飛行,簡直就是天方夜譚,除非有一天,人類的科學技術突破了現有的關於光速的理論體系。為什麼我們人類這麼的渴望達到光速?
  • 人類還需要多久才可以飛出銀河系?科學家:答案都在紙上!
    1961年,前蘇聯太空人加加林成功飛離地球,在圍繞地球飛行一周後再次返回地面,成為了人類歷史上,第一個進入太空的人。可以說,人類的太空夢就是在那一刻被點燃的。甚至在上個世紀,很多科學家都紛紛表示,當人類進入到21世紀,人類甚至可以在銀河系中進行星際旅行。
  • 人類文明的等級是幾級?什麼時候才能飛出銀河系?
    雖然人類自身飛不遠,但人類發射了5個能夠飛出太陽系的無人探測器——先驅者10、11號,旅行者1、2號,新地平線號,它們可以代替人類去往宇宙深處。儘管這五艘星際飛船可以離開太陽系,但半徑可達1光年的太陽系仍然非常大,星際飛船至少需要1.8萬年才能真正飛入星際空間中。然而,人類發射的五艘星際飛船都無法飛出銀河系。
  • 現在的人類能飛出銀河系?如果擁有光速飛行的話,是否可行?
    說到這裡,內心不免有些失落,一個直徑達到2-3光年的太陽系,人造星際探測器想要飛出,都尚且需要上萬年的時間,而一個直徑達到10萬-15萬光年的大星系,人類要想飛出或許比登天還難。目前,人類飛行速度最快的探測器是旅行者1號探測器,其速度是17公裡每秒,而銀河系的直徑是10萬光年以上,等旅行者1號探測器飛出銀河系,地球很可能早已經消失。當然,旅行者一號探測器不可能飛出銀河系,因為,漫長的時間中它可能早就已經自然銷毀了。
  • 銀河系呈圓盤狀的,垂直於銀道面方向,能否更容易得飛出銀河系?
    人類和無人探測器都沒有飛出太陽系(但有五艘無人太空飛行器正在離開太陽系),也沒有飛出星系。 所以我們還沒有得到銀河系的全貌。然而,人類對銀河繫結構的理解已經非常接近。 伊巴谷和蓋亞衛星在銀河系觀測到數億顆恆星,測量它們的位置、距離和運動。 通過這些數據,天文學家可以更準確地繪製銀河系的結構圖。
  • 當我們身處銀河系內部,我們銀河系的外部照片是如何拍攝的?
    你必須在銀河系的上方拍攝一張完整的照片,這在我們這邊是不可行的(因為銀河系的長度比你能想像的還要長,接近120,000光年,而且我們被卡在它的一個臂上,距離它的中心28000光年)。有趣的事實是,在很長一段時間裡,我們對銀河系的形狀不是很確定。
  • 為什麼有人說人類永遠都走不出銀河系?
    星戰中的銀河系地圖甚至連4.22光年外的比鄰星我們都到不了,但要說永遠,似乎這是一個非常沉重的話題,不過我們可以來看看科學發展史,以史為鑑,展望未來,看看能不能為人類找到些許希望。科學史上的兩次絕對輝煌時刻縱觀整個科學發展歷史,無疑十七~二十世紀是科學發展的黃金時代,其中也湧現了無數偉大的科學家,但有兩位不僅偉大,而且以講大話為名而名留青史!
  • 文明要多少級才能飛出銀河系?科學家:方法已經寫在紙上了!
    Ⅲ型文明:能夠利用時空結構,製造出空間,高維操作等,其實Ⅲ型文明我們能想像出的很淺薄,因為根本就不知道這些玩意兒是否存在,所以這就是文明等級過低的悲哀,可能他們擁有的能力連我們天馬行空的想像都未必能達到。到哪個級別才能飛出銀河系?
  • 旅行者1號多久能飛出銀河系?
    旅行者1號的速度目前大約是17公裡每秒,一個小時大約62136公裡,一天能飛149萬公裡,一年能飛5.44億公裡。要飛17000多年才能飛一光年。按照旅行者1號的目標是42光年外的蛇夫座,飛過去要72萬年以後了。 想要飛離銀河,需要旅行者1號的速度達到擺脫銀河系引力的第四宇宙速度,這個速度大約是320公裡每秒(也有說法是525公裡每秒),所以旅行者1號的速度遠遠達不到脫離銀河系的速度,也就意味著如果沒有其他加速的方式,那麼旅行者1號永遠也飛不出銀河系。
  • 銀河系的外面是什麼?科學家在宇宙中發現超級結構,人類或被鎖死
    人類生活在地球之上,地球存在於太陽系之中,太陽系屬於銀河系,那麼,銀河系的外面又是什麼呢?雖然我們總說,人類出現在地球上的時間已經有500-700萬年的歷史了,不過,人類真正意義上對地球、太陽系,特別是宇宙開始有了一定的了解,這些事情的發生,都不過是近幾百年來的事。
  • 科學家為何說人類目前飛不出銀河系
    人們通常把太空飛行器到達環繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小發射速度,分別稱為第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度(太陽的逃逸速度)。旅行者號探測器第三宇宙速度:是指在地球上發射的物體擺脫太陽的束縛力,飛出太陽系所需要的最小初始速度,約為16.7km/s。
  • 哈勃望遠鏡:仙女座星系正在撞向銀河系!人類將何去何從?
    根據NASA發布的哈勃望遠鏡最近觀測結果,仙女座與銀河系之間的距離越來越近,甚至已經碰觸到了彼此的邊緣!我們知道,地球屬於太陽系,而太陽系則屬於銀河系。所以,對於人類而言,銀河系可以稱為人類的故鄉。銀河系的周圍存在著許多星系,其中最為出名的便是仙女座星系!
  • 銀河系上一級結構是什麼?其寬廣程度難以想像,人類難以跨越
    地球之外是太陽系,太陽系之外是銀河系,銀河系之外是一個名為「拉尼亞凱亞超星系團」的二級天體系統,在二級天體系統之外還有更大的一級天體系統,宇宙之大,實難想像!地球是一顆生命星球,人類、鯨魚、老虎、豹子等生命都生活在其中。生活在地球之中,我們常常感嘆地球的寬廣與遼闊,想繞地球一圈是一件非常困難的事情,需要花費大量的時間,也需要花費一定的金錢。
  • 人類究竟在什麼時候發現銀河系沒有一種確切的說法
    包括太陽在內的恆星及其周圍的天體,以及瀰漫在星際空間中的塵埃和氣體雲、以及暗物質,通過引力作用共同組合成了一個巨大的集合體,這就是銀河系。 其中的物質在圍繞核心的黑洞在運轉,從側面看呈現出中間鼓兩邊扁的「銅鈸」狀,並且其中的物質運轉成旋臂狀。
  • 地球上所有人一生走過的路,總長度加起來能否出銀河系?
    銀河系究竟有多大?威廉·赫歇爾是歷史上第1個系統沿河研究銀河繫結構的科學家,他觀測了11萬顆恆星,繪製了銀河系的恆星分布圖,發現銀河系中的恆星成盤狀分布。人類對銀河系的全面認識始於20世紀。銀河系的形狀其實就像科幻電影中的飛碟一樣,中間厚、兩邊薄。銀河系中心區域大約厚1.2萬光年,而銀河系周圍的盤面大約0.2萬光年厚。銀河系就像一個圓盤,根據觀測數據,目前普遍認為它的半徑大約在10萬光年左右。目前人類對銀河系的認識還不完善,很多數據並不準確。
  • 科學家劃分了三個文明等級,飛出銀河系需要達到哪種文明等級?
    關於宇宙中的文明,科學家早在上個世紀就開始探討了。1950年,費米悖論橫空出世,科學界開啟了一場大辯論,地外文明到底在哪?1965年,前蘇聯科學家卡爾達肖夫建立了文明等級模型,當時他只劃分了三個等級。後來的科學家認為單純用能源利用類型,來劃分文明有點不嚴謹。又加上了一些依據,文明等級的劃分更加嚴謹,劃分依據也更多了。
  • 科學家擬出四種新方案,欲憑之飛出銀河系,光速屏障形同虛設
    眾所周知,愛因斯坦相對論中對光速是宇宙中最快速度的推測,如同給人類豎起了一道禁足屏障,將人類封擋在了太陽系內,直至今日都未能飛出我們的恆星系,更不用說銀河系了。愛因斯坦在狹義相對論中指出,任何物體的速度都無法超越光速,當物體的運行速度越快,質量也會相應地變得越大,所需要的能量也會越多,無限接近光速,質量會變得無窮大,所需的能量也會無窮多,所以沒有物體能夠超越光速。旅行者1號飛了40多年,未能真正飛出太陽系。
  • 銀河系有多大?銀河系在宇宙中心嗎?
    (關注「小龍科普」,帶你領略科技之美)銀河系首先由伽利略通過天文望遠鏡發現,而後人類進入了漫長的計算與觀測中。銀河系是一個巨型棒旋星系,銀河系在圍繞宇宙中心旋轉的同時也在自轉,兩條主要的旋臂和兩條未形成的旋臂組成,旋臂相距4500光年。而太陽系處於獵戶座的一條臂上,距離銀河系中心大約2.64萬光年。據人類觀察計算,銀河系的中心大約在人馬座星系附近。