哈勃望遠鏡經典照片之創生之柱,創造無數恆星,卻要被恆星摧毀

2021-01-09 騰訊網

摘要:轉眼間,哈勃太空望遠鏡已經升空30年了。在這30年裡,哈勃望遠鏡傳回了無數張照片。可是,沒有一張照片像創生之柱這樣震撼、迷人並且廣為人知。

鷹狀星雲

在這張照片裡,有多處哈勃望遠鏡拍攝過的宇宙景觀,其中兩處比較著名。左邊的這一處,就是哈勃太空望遠鏡在2015年慶祝升空15周年時公布的兩張照片之一而右側紅框內的,就是鷹狀星雲最著名的創生之柱。

鷹狀星雲位於7000光年以外的巨蛇座,早在1745年就被發現,列在梅西耶星表的第16位,因此又被稱作M16。遠遠地望去,它的形狀就像是一隻即將要擊破長空的雄鷹,故而得名。

鷹狀星雲是一個典型的疏散星團。所謂的疏散星團,是由幾百到幾千顆恆星組成的集合體,恆星密度比較低,彼此之間引力聯繫較弱,通常分布在不到10光年直徑的範圍內。不過鷹狀星雲比較例外,它的範圍要更大。和相對密集的球狀星團恰好相反,疏散星團內所包含的都是非常年輕的恆星。

(圖片說明:2018年天文攝影大賽獲獎作品——鷹狀星雲)

在鷹狀星雲,這樣的年輕恆星有8000多顆,它們在銀河系的人馬臂上構成了這一處奇觀。鷹狀星雲視星等為6.0等,是良好的天氣狀態下肉眼可見的最暗天體,所以通常我們是看不到的。通過高品質的雙筒望遠鏡或者小型天文望遠鏡,就可以很輕易地看到它的形狀。不過,誰也想不到,當天文學家利用哈勃太空望遠鏡觀測它的時候,看到了它驚人的一面。

創生之柱

1995年的時候,亞利桑那州立大學天文學家傑夫赫斯特和保羅·斯科文為了研究恆星的起源,在使用哈勃望遠鏡的時候,將它對準了鷹狀星雲。他們萬萬想不到,一張史上最成功的太空照片,即將由此誕生。

他們利用哈勃望遠鏡第二代廣域和行星照相機的四架不同的相機拍攝了32張照片,然後加以拼接。我們知道,哈勃望遠鏡傳回的照片是黑白的,需要科學家渲染色彩。他們用綠色渲染氫離子、藍色渲染的是氧、紅色的是硫。最終,添加了色彩的創生之柱照片,就此問世。

在剛剛得到這張照片的時候,他們也震驚了——這是正常的,誰又能不為創生之柱的雄偉而感到震撼呢!果然,在4月6日公布在NASA官網的每日一圖欄目中後,創生之柱毫無疑問地成為了人類宇宙圖片中的經典,讓無數人為之感到窒息。

在震撼之餘,天文學家們也展開了對它的分析。在這張照片裡,我們可以看到3根巨大的「支柱」。據科學家的介紹,它們每一根的長度都可以達到幾光年,總寬度有4-5光年左右。

它之所以叫做創生之柱,就在於這是一片恆星的育兒所,大量的恆星在這裡通過吸收彌散在星際空間的塵埃而形成,其中很大一部分都屬於質量最大的O型主序星,並且至少有一顆恆星的質量達到了太陽的80倍以上。

2015年,NASA利用哈勃太空望遠鏡發布了重新拍攝的創生之柱照片,這一次的拍攝範圍更加寬廣,他們將創生之柱的「底座」也收在鏡中,展現了更加雄壯的創生之柱。

創生之柱的野蠻生長

天文學家告訴我們,這片區域內暗流湧動,隱藏著宇宙中常見卻又令人驚心動魄的暗中較量,其中三股勢力尤為強大:

凝聚星際塵埃、吞噬星際物質並形成新恆星的引力;

外圍正在坍縮並且將周圍氣體「蒸發」的恆星;

內部狂暴的年輕恆星的強烈恆星風,吹散星際塵埃,阻止新恆星的進一步成長。

(圖片說明:憑藉哈勃的驚人的解析度,我們可以判斷兩張照片拍攝期間創生之柱的驚人變化)

目前來看,第三股力量似乎略佔上風。從2015年和1995年兩張創生之柱照片對比中,天文學家發現:最大的一根支柱有一股強大的噴流,使其在這20年的時間裡野蠻生長了1000多億公裡。這個距離是日地距離的近1000倍,同時通過這個距離除以時間,天文學家推測其擴散速度達到了驚人的200公裡/秒!

不同波長範圍下的創生之柱

發布於1995年和2015年的兩張創生之柱照片,是哈勃太空望遠鏡在可見光範圍內拍攝到的。但是,可見光僅僅是電磁波中非常狹窄的一段,且有一定的局限性。當我們利用不同的波長進行觀測時,會看到不一樣的創生之柱。

紅外波段下的創生之柱

和可見光相比,紅外光的波長比較長,因此受到的遮擋較弱,可以穿透重重迷霧。

當天文學家利用紅外波段觀測創生之柱時,那些隱藏在濃密的星際塵埃身後的初生恆星之微光就不再受到限制,暴露在人類的眼前了。從圖中我們可以看到,許多在可見光拍攝的創生之柱圖片中看不到的恆星,在紅外波段暴露無遺,這也印證了科學家對於鷹狀星雲的恆星育兒所身份的推測。

X射線波段下的創生之柱

這是錢德拉X射線望遠鏡在X射線波段拍攝到的創生之柱

可以看出,這張照片是以哈勃的照片為基礎,但是通過X射線的觀測,我們可以看到更多可見光範圍內不可見的天體。圖中的光點都是恆星,其顏色根據X射線的強度遞增,分別對應的是紅色、綠色和藍色。同時棕色的氣體雲也被渲染得更加濃重。

紅外波段的創生之柱

2007年,天文學家又利用斯皮策太空望遠鏡在紅外波段拍攝了創生之柱的部分區域。

眾所周知,紅外線可以檢測溫度。在這張照片裡,天文學家發現紅色區域的溫度比想像中的要更高一些。

3D效果的創生之柱

哈勃太空望遠鏡一次又一次地突破人類的想像,甚至還可以憑藉強大的觀測能力和海量的觀測數據,幫助天文學家構建創生之柱的3D模擬場景。這樣的工作,是1995年時的天文學家們做夢都不敢想的。

從這張動圖中我們可以看到,雖然前面的圖片都給我們一種三根支柱位於同一個平面的錯覺,但實際上它們相距甚遠。雖然最大的一根支柱高度達到了5光年左右,但是整個創生之柱的深度遠遠超過了這個數字。

創生之柱或不再創生,崩塌是它的命運

雖然名曰「創生」,但這片龐大的恆星育兒所恐怕自身難保,面臨著滅亡的命運。

我們介紹過,宇宙中的恆星都是「過河拆橋」「卸磨殺驢」的老手。在形成的過程中,它們貪婪地吞噬著周圍的氣體,不斷發展壯大。等到點亮之後,它們就會開始輻射出強大的恆星風,將湧向自己的星際塵埃吹散開來,給自己清理出一片空曠的區域。

剛才說過,2007年的時候,NASA曾經利用斯皮策太空望遠鏡發現創生之柱部分區域溫度較高。他們懷疑:這裡是超新星爆發的痕跡。我們知道,超新星爆發的威力遠不是這些新生恆星所能比擬的。一旦超新星出現,那麼創生之柱將會更快地從內部瓦解,消散到宇宙空間。

不過,就在人們為了這宇宙奇觀捏了一把汗的時候,天文學家又宣布這次觀測或許是一個錯誤。根據天文學家在這些年來對創生之柱的觀測,儘管我們在地球上看到的是它7000年前的模樣,但可以推測出即使在今天,它依然還沒有被摧毀。

但是,摧毀和崩塌是創生之柱註定的命運。從目前的情況來看,它將在10-100萬年的時間裡慢慢地「蒸發」掉。

當然了,目前我們也不確定創生之柱內的恆星分別有多久的壽命。也許在某一天,其中一顆就會走到生命的盡頭,變成超新星。到那個時候,創生之柱恐怕也將提前摧毀。

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