太空.第二期-距離地球7000光年的宇宙幽靈:創世之柱

2020-12-20 AI好奇者聯盟

自從1990年4月24日哈勃太空望遠鏡從美國甘迺迪航天中心升空以來,我們在太空中就擁有了一雙可以看得更遠的眼睛。哈勃望遠鏡從太空中給我們拍攝了許多,我們以前從未能有幸得見的宇宙美景,這些照片讓我們無比驚嘆於宇宙的美輪美奐。其中拍攝於1995年的「創世之柱」便是其中最令人震撼的照片之一。創世之柱形似一隻伸向宇宙的巨爪,又像三隻向天而吠的巨獸,更像三根擎立於那片星空中的巨柱,令人無比震撼,因此被命名為「創世之柱」。

創世之柱

「創世之柱」位於距離地球7000光年外的天鷹星雲(M16)之內,它是由稠密的分子雲和塵埃組成的一個高聳的柱狀物,從他的底部到頂部比1光年(9.46×10^12千米)還長,誕生至今已有約兩百萬年,科學家們猜測那裡可能是恆星誕生的一個巨大孵化場。星雲本身並不會發光,而是被星雲中的恆星照亮才會發光,在星雲中不同的元素以不同的顏色表示:綠色的是氫、單獨的紅色是電離的硫、藍色是少了兩個電子的氧原子。在創生之柱的周圍,天鷹星雲內有20顆左右的恆星正在形成,而這些恆星形成過程中所釋放的紫外輻射將不斷侵蝕這根「創世之柱」,最終導致星雲的瓦解。

天鷹星雲

科學家們觀測星雲的變化,主要是為了研究恆星的誕生形成過程,哈勃望遠鏡所拍攝到的照片,給我們展示了一段活生生的恆星誕生紀錄片。在分子雲中,稠密的的氣體會先塌縮成原恆星,在原恆星形成之後,周圍的物質紛紛落到它的上面。原恆星就靠收集周圍的這些物質成長,質量不斷增加直至該恆星有足夠的星風形成,這時下落的物質就被阻擋,恆星就不能進一步增長了。這一階段原恆星被塵埃遮蓋著,只有在塵埃被融合以後,才有可能在可見光波段觀測到它們。而對於一顆太陽質量的恆星而言,這個階段將至少需要10萬年。但並不是每一顆原恆星都能夠順利長大,有的原恆星在質量增長到一定階段後便會停止成長,成為永遠不會被點亮的褐矮星。研究表明,只有當原恆星的質量超過太陽的8%之後,才能滿足核聚變的條件,恆星才會被點亮。科學家們至今也沒有找到那些質量小於太陽8%的原恆星停止生長的原因,或許宇宙中的原恆星也像人類的孩童一樣,有的可以健康茁壯的成長,而有的就沒有那麼幸運。褐矮星便是宇宙中不幸夭折的孩童。

褐矮星示意圖

我們都知道因為光速的限制,我們所能接收到的來自各種星體的光線,都來自於很久以前,天鷹星雲中的創世之柱距離地球7000光年,也就是說,我們現在看到的,是它7000年前的樣子。而實際上早在6000年前,這個宇宙中的地標就已經被一次超新星的爆發,所摧毀了。所以,我們現在看到的,其實是它的幽靈。這裡就有一個問題了,我們只能看到7000前那裡發出的光線,那比那還晚一千年的事情,我們又是怎麼知道的呢?

超新星爆發

超新星爆發,聽起來很炫酷,但他對於一顆恆星來說,卻意味著死亡。他是在恆星演化末期時經歷的一種劇烈爆炸。恆星和我們人類一樣,會經歷誕生,成長,死亡的過程。恆星的壽命主要取決於他的質量,恆星的質量越大,引力越強,所需要的向外的輻射壓也要更強,才能與向內的引力相抗衡,以維持恆星的穩定。而要有更強的輻射壓,就必須有更加劇烈的核聚變反應,所以消耗的物質質量就越多。所以,恆星的質量越大,它的壽命就越短。一般來說,要獲得恆星的質量,有力學和光度學兩種方法,前者需要利用雙星(天狼星B的質量就是這樣計算出來的)、三合星、聚星等的運動來計算,後者是根據恆星的光譜型、光度和距離等數據來進行計算。在得知了恆星的質量後,我們就可以計算出它的壽命,恆星的壽命大致與其質量的2.5次方成反比,當然這只是一種粗略的說法,要得到準確的時間,我們需要把所有因素都考慮進去之後進行周密的計算。我們比較熟知的一些恆星的壽命,大約如下:

織女星 5億年

天狼星 10億年

南河三 30億年

太陽 100億年

南門二B 400億年

武仙座14 1000億年

Gliese 581 5000億年

比鄰星 1萬億年

Gliese 229B 150萬億年

我們的太陽誕生至今已經46億年,所以我們可以知道,它的壽命還有大約54億年,同理,我們通過觀測天鷹星雲中所有恆星的光度分析它們的光譜,或計算它們的引力,就可以精確的知道其中每一顆恆星的壽命,知道他們發生超新星爆發的時間點。科學家經過計算得出,有一顆恆星,在大約6000年前,已經在天鷹星雲發生了超新星爆發。超星新爆發是宇宙中最炫目的煙火,恆星會將其大部分甚至幾乎所有物質以可高至十分之一光速的速度向外拋散,過程中所突發的電磁輻射經常能夠照亮其所在的整個星系,並向周圍的星際物質輻射激波,創世之柱必然在這場浩劫中蕩然無存。我們應該慶幸我們的太陽正處於壯年期,我們還有很多很多很多的時間,在太陽系中繁衍生息。

超新星爆發

創世之柱所在的天鷹星雲位於銀河中的巨蛇座,因為形似一隻展翅翱翔的蒼鷹而得名。在天氣清朗的郊外,尋找一片視野較好的開闊高地,你或許可以一睹這隻蒼鷹的風採,它在天蠍座和武仙座之間,在銀河的西南,使用小型天文望遠鏡就能一睹它那極具魅力的美妙景象。

天鷹星雲

像這樣震撼的景象宇宙中比比皆是,它們即是我們眼中的美景,也是宇宙的遺蹟,即使過去億萬年,它依舊分毫不差的記錄著宇宙的每一次變遷,通過觀測這些景象,我們可以更好的了解宇宙,學習它的歷史,展望它的未來。

馬頭星云:位於獵戶座,距離地球約1500光年。

天使星云:位於Sharpless 2-106恆星形成區,距離地球約2000光年。

上帝之眼:位於水瓶座,距離地球約650光年。

螞蟻星云:位於矩尺座,距離地球約3000到6000光年。

大麥哲倫星雲內發生的1a型超新星爆發痕跡,美國宇航局的哈勃空間望遠鏡和錢德拉X射線望遠鏡拍攝到這場超新星爆發產生的巨大衝擊波。

哈勃望遠鏡可謂是我們人類宇宙觀測的大功臣,沒有它我們就看不到如此清晰的宇宙,2016年,哈勃望遠鏡再次刷新了人類宇宙觀測距離的記錄,成功捕捉到了距離地球達134億光年的GN-z11星系發出的微光。我們觀測到的是這個星系在宇宙誕生之後4億年的圖景,換句話說,就是這個星系的嬰兒時期。通過對這些圖景的研究,我們距離宇宙大爆炸誕生之初,又近了一步。18年哈勃望遠鏡因為迴轉儀故障,進入安全模式,19年1月NASA發布消息稱哈勃望遠鏡因為廣域照相機的硬體問題而無法工作,現在我們仍然還沒有得到維修的消息。希望陪伴了人類近30載的哈勃望遠鏡能夠儘快恢復工作,繼續探索我們觸不可及的宇宙深空。

相關焦點

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    1995年,美國太空總署用哈勃太空望遠鏡在 6500 光年以外的天鷹星雲,拍下了被命名為「創世之柱(Pillars of Creation)」的照片。創世之柱所在的天鷹星雲也被稱之為「M16星雲」。20年後,哈勃太空望遠鏡再次拍攝創世之柱,這回用的是在 2009年所安裝的新款照相機第三代廣域照相機(Wide Field Camera 3)。解析度提升後,捕捉到氣體星雲的多種顏色、深色宇宙塵微弱的卷鬚,和赭色的象鼻狀氣體柱。
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    據國外媒體報導,1995年,哈勃太空望遠鏡拍攝的鷹狀星雲的「創世之柱」照片成為20世紀天文學最具標誌性的圖片之一。目前,歐洲宇航局的兩顆探測器最新以不同角度再次呈現鷹狀星雲的美麗。  1995年哈勃太空望遠鏡拍攝的鷹狀星雲「創世之柱」成為近代最為著名的天文圖像,圖中顯示柱狀分子氫氣和灰塵結構。這個巨大的柱狀結構長度達幾光年,其內部非常密集,內部氣體結合引力作用形成恆星。
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