圖片中的天文學|變星、行星狀星雲與星暴星系

2021-01-15 趣玩科普

圖1 大熊座腹部附近天區的深空照片。拍攝設備:星特朗RASA 279mmF2.2,CGEM-DX赤道儀,QHY-10彩色CCD。拍攝參數:單張120秒,總曝光50分鐘

「這是一張位於大熊座腹部附近天區的深空照片。視場中心赤經為11時14分,赤緯為55度18分。對應天區視場大小約為85角分×80角分。照片中我們可以看到兩個深空天體,一個是位於右上角呈圓形的行星狀星雲M97,亮度約為9.9等,另一個是位於左下角側面朝向我們的棒旋星系M108,亮度約為10等。兩者在照片裡看上去似乎相隔不遠,這是因為它們都位於我們同一個視線方向附近。實際上,M97距離我們只有2600光年,而M108的距離超過4500萬光年。

行星狀星雲是中低質量恆星演化至紅巨星末期時形成的,由稀薄電離氣體組成有明晰邊緣的小圓面狀天體。中心恆星最終會成為一顆白矮星,被它拋出的氣體因為受到該恆星的紫外輻射照射而發光。在梅西葉星表中只收錄了四個行星狀星雲,M97是其中赤緯最高的一個。1781年2月16日梅尚發現了這顆天體,1844年威廉·史密斯首次將它歸類為行星狀星雲。1848年,羅斯伯爵威廉·帕森斯手繪出M97的圖像(圖2),星雲中兩塊較暗的區域在它的筆下頗像貓頭鷹瞪得圓圓的兩隻大眼睛,於是便有了貓頭鷹星雲這個暱稱。

當時帕森斯認為在星雲中心有兩顆距離較遠的恆星,貓頭鷹的兩隻「眼睛」分別圍繞著這兩顆恆星。現代研究並不支持帕森斯的觀點,星雲中心實際上只有一顆亮度約為16等的恆星。這顆恆星半徑只有太陽的4%,質量約為太陽的3/5,但是表面溫度高達12萬攝氏度以上。這顆恆星向相對的兩個方向噴出大量物質,噴流內的塵埃遮擋了背後星雲的光芒,這便是貓頭鷹星雲兩隻「眼睛」的成因。

圖2 威廉·帕森斯手繪的M97

在發現M97僅僅3天後,梅尚發現了M108,但它當時並沒有記錄下這顆天體的具體位置,直到1953年這兩顆天體才被列入梅西葉星表之中。照片中我們可以看到M108沒有明顯的星系核心,它只是一個擁有諸多暗紋的盤狀天體,非常狹長,暱稱為衝浪板星系,角大小約為8.6角分×2.4角分。雖然直觀上我們很難看出它的旋臂結構,但M108還是被歸類為具有鬆散旋臂結構的棒旋星系,同時星系正在經歷大規模的新恆星形成過程,它也是一個星暴星系。在M108的中心擁有一個超大質量黑洞,質量約是太陽的2400萬倍。

照片上方散發著藍色光芒的亮星編號為HIP54765,亮度約為6.6等,距離我們約333光年。它是一顆盾牌座δ型變星,這類變星以天弁二(盾牌座δ)為原型,也稱為矮造父變星,是一類年輕的脈動變星。這類變星與經典造父變星一樣都被作為重要的標準燭光用來測距。河鼓二、五帝座一、王良一等都屬於矮造父變星。當然矮造父變星光變幅度一般只有零點幾甚至零點零幾個星等,愛好者並不容易觀測。

距離333光年的變星、距離2600光年的星雲、距離4500萬光年的星系,在同一張照片中,彼此相距只有數十角分。對於我國北方地區來說,這片天區全年整夜可見,使用較大口徑的道布森式望遠鏡可以在同一片視場中目視這幾個天體。

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