哈勃探奇

劉安立

龐然大物？

普日密斯24星

普日密斯24星只不過是一個(gè)大星團(tuán)——NGC 6357中的一顆恒星而已，但也是該星團(tuán)中最亮的星。該星團(tuán)中有許多正在生長的年輕恒星，即原恒星。原恒星生長于稠密的塵埃云中，因此只能在可見光波長觀測宇宙的望遠(yuǎn)鏡是看不到原恒星的。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（以下簡稱哈勃）可被用于紫外光、可見光和部分紅外光觀測。這種全色觀測能力對(duì)于研究從太陽系活動(dòng)到遙遠(yuǎn)星系的所有宇宙現(xiàn)象都很有用。在這幅圖中，哈勃看穿了塵埃云，讓我們得以一窺恒星誕生的地方?？茖W(xué)家曾經(jīng)以為普日密斯24星是NGC 6357星團(tuán)中最重的恒星，并估算其質(zhì)量是太陽的300倍。但哈勃的探測結(jié)果表明，普日密斯24星的質(zhì)量其實(shí)只相當(dāng)于太陽的100倍。

揭開面紗

面紗星云

到達(dá)生命終點(diǎn)、以超新星形式爆發(fā)的恒星經(jīng)常會(huì)在太空留下“疤痕”——一團(tuán)被稱為超新星殘余、色彩明亮的氣云。面紗星云就是這樣一個(gè)殘余，它的擴(kuò)展半徑超過110光年。1997年，哈勃一窺面紗星云。2015年，哈勃再窺該星云，并拍下了這幅照片。在這18年間，科學(xué)家乘坐航天飛機(jī)造訪哈勃，兩次升級(jí)它的主要“寬場和行星照相機(jī)”。該相機(jī)在像素提高后，以新的細(xì)節(jié)水平揭示了面紗星云中復(fù)雜的氣須。

形成面紗星云的超新星看來爆發(fā)于8000年前，從天文意義上講堪稱近在昨天。該星云至今仍在膨脹、變化。通過觀測這些變化，科學(xué)家能更好地了解這類星云怎樣演化。

恒星沖擊波

泡泡星云

泡泡星云的正規(guī)名字是NGC 7635，它是由大約45倍于太陽質(zhì)量的一顆“暴躁”恒星甩出自己的氣體或恒星風(fēng)而產(chǎn)生的。這些氣體的穿行速度高達(dá)每小時(shí)6500萬千米，它們沖進(jìn)周圍的星際介質(zhì)（即填滿恒星之間的空間的氣體）而產(chǎn)生沖擊波。沖擊波經(jīng)過的區(qū)域升溫發(fā)光，產(chǎn)生明亮的泡泡，泡泡星云由此得名。但這個(gè)泡泡不平衡——恒星位于泡泡的左上部。該區(qū)域的星際介質(zhì)溫度較低，因而密度更大，這導(dǎo)致氣體難以朝著該方向擴(kuò)散。

射流推進(jìn)

赫比格—哈羅射流

在這幅圖中，可見赫比格—哈羅射流噴出一些新生的恒星。當(dāng)一顆恒星形成后，通常會(huì)有由剩下的氣體和塵埃組成的盤環(huán)繞它。這張盤與恒星磁場之間有復(fù)雜互動(dòng)，這意味著一些氣體最終被以極高速度甩出。極速氣體撕裂星際介質(zhì)而形成的沖擊波，產(chǎn)生了在圖中可見的明亮發(fā)光射流。不僅哈勃的高精度能以前所未有的細(xì)節(jié)展示這種射流，而且科學(xué)家能研究射流的生長過程。隨著射流移動(dòng)到更遠(yuǎn)的地方，它會(huì)沖擊一些新的氣團(tuán)，導(dǎo)致氣團(tuán)明亮閃光，但在幾年中又逐漸變暗，這就讓科學(xué)家能看見通常情況下難得一見的星際介質(zhì)。雖然在天文學(xué)中30年不算長，但科學(xué)家通過哈勃獲得了有關(guān)大質(zhì)量恒星噴射情況的連續(xù)30年數(shù)據(jù)，這比以往只有一張快照要好太多，從而讓他們能更好地了解宇宙現(xiàn)象。

超熱物體

NGC 5033

螺旋星系NGC 5033很像銀河系。兩者的直徑都是大約10萬光年。NGC 5033的核心有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量為太陽的1000萬～幾十億倍。但與銀河系不同的是，NGC 5033的黑洞一點(diǎn)也不安分。它被旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃盤環(huán)繞。黑洞旋轉(zhuǎn)速度也極快，因此黑洞變得超熱、發(fā)光，形成活躍星系核。多年來，通過觀測星系中心塵埃的運(yùn)動(dòng)，哈勃發(fā)現(xiàn)了成百上千個(gè)超大質(zhì)量黑洞。如果這些塵埃移動(dòng)很快，那么必定有一個(gè)黑洞把它們固定在軌道上，否則它們就會(huì)飛到星系中的其他地方。哈勃發(fā)現(xiàn)幾乎每個(gè)大質(zhì)量星系中心都有超大質(zhì)量黑洞?？茖W(xué)家現(xiàn)在相信，超大質(zhì)量黑洞在塑造星系方面有重要作用。

孤獨(dú)恒星

北落師門

在哈勃升空之前，科學(xué)家只知道太陽系中有行星。而今天，科學(xué)家已經(jīng)知道了環(huán)繞其他恒星的成千上萬顆系外（指太陽系以外的）行星。用哈勃研究系外行星再合適不過了。但哈勃的視野不夠?qū)?，搜尋大片天空的時(shí)間窗也短，因此哈勃并不擅長于發(fā)現(xiàn)系外行星。但一旦發(fā)現(xiàn)系外行星，就可以用哈勃對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)的跟進(jìn)觀測。

在一個(gè)罕見情況中，哈勃似乎發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞恒星北落師門的一顆行星。北落師門被延伸達(dá)大約200億千米的塵埃環(huán)圍繞，如此寬的延伸距離簡直大得難以想象。這樣的環(huán)通常是由把塵埃引入特定軌道的所謂“牧羊行星”創(chuàng)生的。為了尋找疑似存在的北落師門“牧羊行星”，哈勃在多年里反復(fù)拍攝北落師門系統(tǒng)的圖像。通過比較這些圖像，科學(xué)家認(rèn)為，自己發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在北落師門塵埃環(huán)上緩慢移動(dòng)的亮點(diǎn)，那么它是不是第一顆拍攝于可見光波長的系外行星？遺憾的是，進(jìn)一步分析證明那并非是一顆行星。由此看來，北落師門仍然孤獨(dú)，除非未來有環(huán)繞它的行星真的被找到。

宇宙透鏡

引力透鏡效應(yīng)

星系團(tuán)是宇宙中質(zhì)量最大的天體之一。星系團(tuán)是如此沉重，以至于它們會(huì)扭曲時(shí)空架構(gòu)，經(jīng)過它們的光線也被彎曲。如果條件合適，這種扭曲就可作為一種透鏡，導(dǎo)致位于“透鏡”背后數(shù)十億光年的星系被放大，這被稱為引力透鏡效應(yīng)。左圖中，可見經(jīng)歷了透鏡作用的多個(gè)明亮藍(lán)色星系，但透鏡效應(yīng)把它們扭曲成了彎曲的弧形。這類圖像在追蹤宇宙中最神秘物質(zhì)之一——暗物質(zhì)方面很重要。星系團(tuán)中大部分物質(zhì)都被認(rèn)為是暗物質(zhì)。雖然科學(xué)家并不知道暗物質(zhì)是什么，但通過哈勃對(duì)引力透鏡效應(yīng)的觀測，科學(xué)家已經(jīng)知道了暗物質(zhì)的分布情況和暗物質(zhì)在整個(gè)宇宙歷史上的演化情況。在研究了扭曲星系的模式后，科學(xué)家創(chuàng)制了左圖星系團(tuán)中的暗物質(zhì)地圖，如右圖中藍(lán)色所示。