紅外線(xiàn)可以穿過(guò)遮蔽可見(jiàn)光的濃密塵埃和氣體,讓我們看到星云內部剛剛誕生的恒星。不過(guò),由于大氣對紅外線(xiàn)吸收強烈,因此需要將望遠鏡安置在太空方可進(jìn)行精細觀(guān)測。不同的紅外線(xiàn)太空望遠鏡有著(zhù)各種各樣的特征。本文將介紹斯皮策空間望遠鏡、錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺、哈勃空間望遠鏡等拍攝的圖像。
圖:NASA,ESA
圖為獵戶(hù)座大星云(M42)的紅外圖像。獵戶(hù)座大星云距離地球大約1344光年,半徑約12光年,位置在獵戶(hù)座腰帶三星(參宿一、參宿二、參宿三)的下方,是能夠用肉眼看到的星云。圖像中心的明亮區域內,聚集著(zhù)星云中已經(jīng)誕生數十萬(wàn)年的恒星。由于圖像過(guò)于明亮,單個(gè)恒星無(wú)法分辨。
另外,在這個(gè)明亮區域的左側,紫紅色的小亮斑隱約可見(jiàn)。這些是尚不能稱(chēng)為恒星的新生“原恒星”。原恒星隱藏在濃密塵埃的內部,很難被可見(jiàn)光探測到。
圖中,塵埃被恒星加熱,在24微米波段產(chǎn)生的紅外輻射用紅色表示,致密塵埃所產(chǎn)生的8微米紅外輻射用綠色表示。攝自斯皮策空間望遠鏡。
圖為巨蛇座中恒星正在形成的區域。圖像中間藍白色亮星的周?chē)?,可以發(fā)現許多黃色的亮斑,其中大部分都是剛剛誕生不久的原恒星。在這個(gè)為致密塵埃包裹的區域內部,恒星正大量產(chǎn)生。但由于塵埃遮擋,用可見(jiàn)光并不能觀(guān)測到原始星團。
本圖由斯皮策太空望遠鏡的觀(guān)測結果(紅色、黃色),和美國眾多研究機構聯(lián)合開(kāi)展的2微米全天巡視(Two Micron All Sky Survey,2MASS)項目所得到的波長(cháng)較短的近紅外觀(guān)測結果(藍色)合成而得。
紅外觀(guān)測能夠捕捉到宇宙空間中高速運動(dòng)的恒星。圖像中央紅色光帶左上方的“仙后座κ星”是正以1000千米/秒的速度飛馳的恒星。它距離地球有4000光年。
仙后座κ星右下方的紅色弓形光帶被稱(chēng)為“弓形激波”,位于仙后座κ星前進(jìn)方向4光年處。 弓形激波,是由高速運動(dòng)的仙后座κ星的星風(fēng)(恒星表面氣體的外流)與宇宙空間中彌漫的塵埃發(fā)生碰撞,塵埃被加熱從而產(chǎn)生的紅外輻射。本圖攝自斯皮策空間望遠鏡。
雖然在黑暗的夜空下,也可以在地面上通過(guò)肉眼觀(guān)測到仙后座κ星本身,但弓形激波卻只能通過(guò)紅外觀(guān)測才能發(fā)現。
許多星系中心都存在超大質(zhì)量的黑洞。這些黑洞會(huì )發(fā)出強大的噴流(氣體流)。
本圖為位于獵犬座方向,距離我們2300萬(wàn)光年的渦狀星系NGC4258。由可見(jiàn)光(黃色,哈勃空間望遠鏡)、X射線(xiàn)[藍色,錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(Chandra X-ray Observatory)]、紅外線(xiàn)(紅色,斯皮策空間望遠鏡)、射電[紫色,卡爾·央斯基甚大天線(xiàn)陣(Karl Jansky Very Large Array)]諸波段的觀(guān)測結果合成而得。
圖中的星系似乎正從中央附近噴出藍色的霧氣。這是由于星系中心黑洞產(chǎn)生的噴流與周?chē)膹浬怏w碰撞,氣體被加熱到數百萬(wàn)攝氏度的高溫,并產(chǎn)生X射線(xiàn)輻射所致。高溫氣體的分布范圍如此廣闊,正說(shuō)明了黑洞噴流的威力多么巨大。
這些藍色霧氣中的一部分和紫色區域有所重疊。這是因為噴流自身的射電輻射也被觀(guān)測到的緣故。
另外,被斯皮策空間望遠鏡捕捉到的紅外輻射,則產(chǎn)生于那些內部似乎正在形成恒星的溫熱塵埃中。
圖中,位于大犬座方向,距離我們1.3億光年的IC2163(左)與NGC2207(右)兩星系正相互吸引,呈現出“碰撞”的景象。由可見(jiàn)光(藍色、紅色、綠色,哈勃空間望遠鏡)、X射線(xiàn)(粉色,錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺)、紅外(紅色,斯皮策空間望遠鏡)諸波段的觀(guān)測結果合成而得。
兩星系一旦發(fā)生碰撞,就會(huì )使其中的氣體和塵埃運動(dòng)更加活躍,并導致氣體和塵埃的分布變得不均勻。其中分布變得更密集的地方會(huì )大量產(chǎn)生新的恒星。斯皮策空間望遠鏡所探測到的紅外輻射,正是從這些致密的塵?;驓怏w區域中發(fā)射出來(lái)的,這里也正是進(jìn)行著(zhù)活躍的恒星形成的區域。
另一方面,X射線(xiàn)為大質(zhì)量恒星在即將死亡時(shí),經(jīng)過(guò)超新星爆發(fā)所產(chǎn)生的。圖像中的一個(gè)個(gè)紫色球形團塊,就代表了這些恒星的死亡。這兩個(gè)星系的內部正在反復上演著(zhù)恒星的生和死。
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通過(guò)紅外線(xiàn)觀(guān)察,可以將可見(jiàn)光所看不到的恒星誕生的模樣展現在我們眼前。斯皮策空間望遠鏡等太空紅外望遠鏡已經(jīng)帶給我們諸多新的發(fā)現。在未來(lái),詹姆斯·韋布空間望遠鏡(James Webb Space Telescope,預計2018年發(fā)射)與宇宙學(xué)和天體物理空間紅外望遠鏡(Space Infra-Red Telescope for Cosmology and Astrophysics,SPICA,預計2025年發(fā)射)將陸續升空,它們都具備非常高的靈敏度和分辨率,想必將來(lái)我們能獲得更多關(guān)于遙遠宇宙和星體誕生的新發(fā)現。
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