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璀璨绚丽的星云图片,是真的吗?(之三:不同望远镜眼中的螺旋星云)  

2014-05-16 15:20:42|  分类: 仰望星空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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璀璨绚丽的星云图片,是真的吗?(之三:不同望远镜眼中的螺旋星云) - kxsj - Newton-科学世界

 

《科学世界》第5期“宇宙奇观”栏目向大家展示了“哈勃的新发现”。绚丽多彩的图片让人惊叹于宇宙的鬼斧神工,同时也提出一个问题:这些图片是真的吗?那么,让我们一起来看看,这些图片到底是真是假。

我们已经分别了解了“人眼的局限”和“哈勃制作图片的过程”,今天我们就来看看同一个星云,在不同的望远镜眼中是怎样不同的景致吧!

 

{关于人眼的局限,请阅览系列博文之一:星云图片是真的吗?之一:眼见不一定为实}

{关于天文学家如何使用伪彩色的方法来处理图片,请阅览系列博文之二:星云图片是真的吗?之二:哈勃如何制作图片}

 

螺旋星云(Helix Nebula,也称为NGC 7293)是一个位于水瓶座的行星状星云,距地球约650光年。它是最接近地球的行星状星云之一,于1824年被卡尔·路德维希·哈丁发现。

螺旋星云是像太阳这样的恒星在结束生命后成为行星状星云的一个例子。从地球的位置,观看被抛射出去的气体在这个星云的外围,好似望穿透过一个螺旋结构。在残骸中心是恒星的核心,将会成为一颗白矮星,发出的强光将之前喷发出去的气体照亮,并激发出萤光。

 

螺旋星云曾经被称为“上帝之眼”,而在2003年的电影魔戒三部曲风靡全球之后,在网络上被称为“索伦之眼”。(摘自维基百科)

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 电影《霍比特人》中的索伦之眼

 

那我们就循着波谱的琴键,来追寻“索伦之眼”的踪迹。

 

1,红外线1:这张图片由斯皮策空间望远镜的“红外阵列相机”与“多波段成像光度计”的数据合成。图中的星云,仿佛一头绿色的怪兽从深空凝视着我们。正中间非常微小的小白点是一颗垂死的白矮星,周围有一圈很亮的红色,是发光的尘埃盘,其外层稍暗的红色表示着这颗恒星死亡时抛射出的最后一层气体。

上述发光的尘埃盘,有可能是行星或彗星的残骸。

这张图片中,蓝色、绿色和红色分别代表波长为3.6μm5.8μm24μm的红外光。

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2,红外线2。下面这张图,也是一张红外相机拍摄的图。是由“可见光和红外巡天望远镜”(VISTA)拍摄。这个望远镜属于ESO(欧洲南方天文台)位于智利的帕瑞纳山天文台。这张图片,展示了星云中较冷气体的区域,而在可见光的图片中,它和其他气体混在一起。

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3,红外线+可见光。这张是由两张图片组合而成,分别由斯皮策的红外图片与哈勃的可见光图片相叠加而成。

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4,可见光1。这张照片来自哈勃的先进巡天照相机(简称ACS,是2002年取代暗天体照相机的第三代轴像仪器)与基特峰天文台拍摄的图片合成的影像。氢元素发出的红光和氧元素发出的蓝光组成了一颗深邃的蓝眼睛。红色和蓝色的气环边界,镶嵌着细密的辐射状纤维结构,很像自行车的辐条,也像万丈光芒,指向中心的那颗炙热的白矮星。实际上,螺旋星云是一个圆柱形的结构,像一根管子,但由于这根管子几乎指向地球,所以从我们的角度看过去,更像一个气泡,而不是圆管。

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5,可见光2:这张则是由莫纳克亚天文台的加法夏望远镜的CFH12K相机拍摄,该望远镜坐落于夏威夷的毛纳基峰最高峰(4,205)的附近,口径3.58米。

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6,紫外线:这是2005年拍摄的一张紫外线的图片。

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7,紫外线+红外线:这张图是由斯皮策的红外图像与紫外天文卫星——星系演化探测器(Galaxy Evolution Explorer,缩写为GALEX)拍摄的图像混合而成。周围显示出红外图像和光学图像无法看见的紫外辐射。

为什么要将红外和紫外混合呢?星云中心的白矮星发出高强的紫外线,激发了周围的气体,使这些气体发出红外光。GALEX拍下了喷发的紫外线(周围的蓝色区域),而斯皮策拍下了尘埃和气体发出的红外光(边缘的黄色)。还有一部分斯皮策没有探测到的红外线是来自于NASA的广域红外探测器(all-sky Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE))。中心部分的紫色环,是环绕白矮星旋转的尘埃盘闪耀着紫外光和红外光。

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8,“索伦之眼”的命运:终将冷却。

这是一张放大的可见光代表图。天文学家利用哈勃的第二代广域和行星照相机(WFPC2)提供的数据,绘制了这张细节丰富的代表图——螺旋星云的内边缘。其中,氮元素用红色表示,氢元素用绿色表示,氧元素用蓝色表示。

图中,星云中心的白矮星位于右下方向。在靠近气体层内边缘的地方,有许多彗星形状的“气体结”。

天文学家一共发现了1000多个这样的“彗星状气体结”。当然,它们比彗星大多了,光是头部就相当于两个太阳系那么大。它们的尾巴,指向外侧,长达1000多亿公里。这些气体结是怎样形成的呢?科学家推测,中心的那颗恒星早先喷发出一层相对较冷而致密的气体,而后再次喷发出一层更加炙热的、速度更快的气体,两层气体混杂交错在一起,碎裂出不均匀的分布。随着时间的推移,这些“结”有可能不会消散,而是向中心塌缩,最后形成一颗像冥王星一样冰冷的星体。

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最后,我们再来看看最初的那个问题:璀璨绚丽的星云图片,是真的吗?

现在我们也许可以回答这个问题:

从主观经验来说,可见光照相机拍摄的、未经过伪彩色处理的图片是真实的。经过了伪彩色处理的图片,不是真实的。

然而,让我们跳出主观经验的框框吧!因为肉眼看不见的光,也是真实的存在,它们都是宇宙的图景——从一个个遥远而广袤的空间,穿越浩瀚的时空,来到我们面前,让我们得以超越人类的感官,一窥宇宙的奥妙。这本身就是一种难以言说的美,不是吗?

 

更多哈勃望远镜拍摄的图片,请阅览《科学世界》2014年第5期——“哈勃”的新发现

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