眾眼看宇宙

哈勃空間望遠(yuǎn)鏡

天文學(xué)教科書通常把星系描述為由閃閃發(fā)亮的恒星所組成的宇宙孤島：沉靜、孤寂、莊嚴(yán)宏偉。但星系實(shí)際上有著動(dòng)力學(xué)的邊界。它們也會(huì)發(fā)生近距離邂逅，有時(shí)這樣的邂逅以大規(guī)模的融合作為結(jié)束，相撞的星系變形成古怪的形狀，其間充滿了新恒星的誕生點(diǎn)。為了慶祝哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射18周年，美國(guó)航宇局公布了59幅星系相撞的圖片。這一系列圖片在前所未有的精細(xì)程度上生動(dòng)地展示了碰撞的星系會(huì)產(chǎn)生怎樣錯(cuò)綜復(fù)雜的多樣化結(jié)構(gòu)。

向大爆炸的起點(diǎn)回溯75億年的漫長(zhǎng)時(shí)光，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到宇宙深處某個(gè)明亮的伽瑪射線暴。這個(gè)射線暴是迄今為止從地球上肉眼可見的最亮天體。3月19日，足足有將近一分鐘的時(shí)間，它的亮度相當(dāng)于1000萬(wàn)個(gè)星系相加。4月7日，哈勃望遠(yuǎn)鏡的大視場(chǎng)行星照相機(jī)2號(hào)在這個(gè)名為GRB 080319B的巨大射線暴變暗的過(guò)程中拍下了這幅光學(xué)圖片。天文學(xué)家們希望能夠看到該射線暴所處的星系，但即便是在爆發(fā)的三周之后，這個(gè)射線暴所發(fā)出的光依然淹沒了星系本身的光。這種長(zhǎng)時(shí)間的伽瑪射線暴在理論上是由一顆超大恒星的死亡引起的，恒星的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的50倍。

壯觀的球狀星團(tuán)半人馬座w的中心有著大約200萬(wàn)顆恒星。整個(gè)星團(tuán)包括1000萬(wàn)顆恒星，是圍繞銀河系運(yùn)轉(zhuǎn)的大約200個(gè)球狀星團(tuán)中最大的一個(gè)。半人馬座w距離地球17000光年。天文學(xué)家對(duì)半人馬座w核心區(qū)域進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，這里可能存在一個(gè)中等大小的黑洞。

這項(xiàng)研究主要基于利用位于智利的南雙子望遠(yuǎn)鏡所做出的分光觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果表明星團(tuán)內(nèi)恒星圍繞星團(tuán)核運(yùn)動(dòng)的速度高于預(yù)期。造成這一現(xiàn)象的原因有好幾個(gè)，最可能的一個(gè)是星團(tuán)中心存在一個(gè)大約40000個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的中等黑洞。該研究還使用了哈勃望遠(yuǎn)鏡的高新巡天照相機(jī)拍攝的圖像，用以精確定位星團(tuán)的中心，并測(cè)量中心部分的星光。天文學(xué)家還打算利用歐洲南方天文臺(tái)位于智利帕拉納的甚大望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行進(jìn)一步的觀測(cè)，以確定該黑洞的存在。

錢德拉空間望遠(yuǎn)鏡

左圖是錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡拍下的從一顆年輕恒星發(fā)出的雙側(cè)X射線噴流。這是首次從年輕恒星發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。同樣的噴流可能也曾發(fā)生在太陽(yáng)的早期時(shí)候，并對(duì)早期的太陽(yáng)系產(chǎn)生巨大影響。

這顆年輕恒星名為金牛座DG，位于金牛座的恒星形成區(qū)域，距離地球450光年。圖片中央明亮的X射線源就是金牛座DG，右圖左上方的噴流一直延伸到距離恒星1000億千米的遠(yuǎn)處，大約是日地距離的700倍。

對(duì)這幅圖像的細(xì)節(jié)分析顯示，遠(yuǎn)側(cè)噴流（圖中左上方）的X射線平均能量高于近側(cè)（圖中右下）。一個(gè)可能的解釋是遠(yuǎn)側(cè)的噴流中，部分低能X射線被金牛座DG周圍的盤吸收了。右側(cè)的示意圖顯示了恒星、盤和噴流的內(nèi)部區(qū)域。

從恒星本身也探測(cè)到了高能X射線，其中一部分被從盤流向恒星的噴流物質(zhì)所吸收。盤本身溫度很低，錢德拉望遠(yuǎn)鏡無(wú)法探測(cè)到。請(qǐng)注意恒星下方垂直方向的部分，沒有證據(jù)表明這是另一股噴流，可能只是偶然的四個(gè)光子排列到了一起。

噴流對(duì)周邊環(huán)境的影響是巨大的。其他的研究者此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從一顆典型的年輕恒星發(fā)出的X射線可能對(duì)其周圍的盤產(chǎn)生巨大影響，將盤加熱到一個(gè)很高的溫度，并使得大量粒子電離。這些X射線將以一個(gè)較低的角度撞擊周圍的盤。在金牛座DG的例子里，噴流的X射線能量與一顆具有中等X射線亮度的年輕恒星的例子相似，但從噴流發(fā)出的X射線從盤的兩側(cè)對(duì)盤的撞擊更為直接和猛烈。

日本的天文學(xué)家利用美國(guó)航宇局、日本和歐洲的錢德拉望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，銀河系中心的黑洞在300年前發(fā)出過(guò)一次非常猛烈的閃耀。

這一發(fā)現(xiàn)有助于解決一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)的謎團(tuán)：為什么銀河系中心的這個(gè)黑洞一直如此平靜？這個(gè)黑洞，通稱人馬座A*，是銀河系中心龐大的怪獸，質(zhì)量相當(dāng)于400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)，但它周圍發(fā)出的輻射能量卻只是其他星系的中心黑洞所發(fā)射能量的幾十億分之一。

這些觀測(cè)揭示了接近中心黑洞的氣體云在X射線波段被點(diǎn)亮并迅速黯淡的過(guò)程，這是由來(lái)自黑洞外沿的X射線脈沖引發(fā)的。當(dāng)被黑洞吞噬的氣體旋轉(zhuǎn)著落向黑洞中心的時(shí)候，會(huì)被加熱到幾百萬(wàn)度，并發(fā)出X射線。堆積在黑洞附近的物質(zhì)越多，發(fā)出的X射線就越明亮。

這些X射線脈沖經(jīng)過(guò)300年的時(shí)間從中心黑洞來(lái)到一個(gè)被稱為人馬座B2的巨大氣體云。X射線與鐵原子相撞，把距離原子核較近的電子撞開。當(dāng)較遠(yuǎn)的電子落向原子核的方向，來(lái)充滿這些能級(jí)的時(shí)候，就會(huì)發(fā)出X射線。但一旦X射線脈沖通過(guò)了這里，氣體云就再次黯淡下來(lái)，恢復(fù)原本的亮度。

斯必澤空間望遠(yuǎn)鏡

在斯必澤空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的一幅新圖像中，數(shù)百萬(wàn)顆恒星組成的星團(tuán)像一顆熠熠生光的寶石出現(xiàn)在星空中。

這個(gè)閃光的恒星部落名叫半人馬座w，有點(diǎn)像一個(gè)迷你的星系。它是圍繞銀河系運(yùn)行的超過(guò)150個(gè)同類天體中最大、最亮的一個(gè)，這樣的天體一般被稱為球狀星團(tuán)。緯度較南的觀察者可以憑肉眼在半人馬座看到這個(gè)由恒星組成的珠寶盒。

可見光波段的觀測(cè)突出了這個(gè)星團(tuán)里密集的恒星，而斯必澤望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)則揭示了遍及這一區(qū)域的被更多塵埃包裹、演化更完全的恒星。

天文學(xué)家們認(rèn)為，現(xiàn)在他們已經(jīng)可以看到哪些恒星形成了塵埃，也初步明白了這些塵埃的形成過(guò)程，還有當(dāng)恒星拋出物質(zhì)之后，這些物質(zhì)的去向。但讓他們奇怪的是，斯必澤望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的這些包裹著塵埃的恒星比預(yù)期要少。

球狀星團(tuán)是宇宙中最老的天體之一，其間的恒星超過(guò)120億歲，并且在大多數(shù)情況下，是在宇宙的童年時(shí)期一次性形成的。半人馬座w是一個(gè)特殊的例子，組成它的恒星年齡參差不齊，金屬和重元素含量也有所差異。天文學(xué)家們認(rèn)為，這說(shuō)明半人馬座w的成因與其他球狀星團(tuán)有所不同：它有可能曾經(jīng)是某一個(gè)矮星系的核心，其外圍恒星在多年前被銀河系的引力掠奪而分離。

在這張半人馬座w的新圖像中，紅色和黃色的點(diǎn)是斯必澤望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的恒星。這些恒星演化更充分、更大、包裹著更多的塵埃，通常被稱為紅巨星。標(biāo)記為藍(lán)色的恒星位于演化過(guò)程中的更早期，與我們的太陽(yáng)類似，在斯必澤望遠(yuǎn)鏡的紅外視野和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)波段都能夠看到。圖中某些紅點(diǎn)是遙遠(yuǎn)的河外星系。