1.探索宇宙,實現中國的飛天夢
“為了人類的和平與進步,中國人來到太空了!”
當楊利偉在飛行日誌上寫下這句話時,時間定格在公元2003年10月15日10時10分。這是中國人第一次用漢字在太空中留下的筆跡。一個古老的國度,千年飛天的夢想,就此寫進浩渺的太空。
重啟“飛天夢”
1996年春天,北京外國語大學迎來兩位特殊學員。
倆人都是30多歲,個頭不高,一來就住進了專門預備好的單元宿舍。別看學生隻有這倆人,校方卻特意抽調出3名最有經驗的教師全程輔導。盡管基礎為零,他們卻得在大半年內攻克俄語聽說讀寫大關。這樣的安排有點不近人情,但也實屬無奈。因為8個月之後,他們必須趕往俄羅斯加加林宇航中心,成為第一批在那裏受訓的中國學員。
這兩個人,一位叫吳傑,另一位叫李慶龍,是未來中國航天員的教練員。
這一年,代號為“921”的中國載人航天工程剛剛走過三四個年頭。但若從新中國第一次秘密選拔航天員算起,時間已然過去了二十多年。一路之上,風雨反複,波折不休。
1970年,“東方紅一號”人造衛星成功發射、遨遊天宇,第一次喚醒了中國人的飛天之夢。這一年7月14日,毛澤東主席批準了國防部五院和空軍聯合提出的“曙光號”飛船研製計劃(後被稱為“714”工程),與之密切相關、配套支持的航天員選拔工作也隨即展開。航天員訓練籌備組的專家們星夜兼程,奔赴沈陽、南京、廣州和北京四大軍區的空軍殲擊機部隊,蹲點百餘處。次年,專家們從1918名飛行員中挑選出20名預備航天員的候選人。然而,遴選工作剛剛結束、訓練還未開始,就趕上了“9·13”事件。空軍成了“重災區”,由空軍負責的航天員訓練籌備組自然也在劫難逃,中國載人航天工程戛然而止。
這次秘密選拔中,總共有20名空軍飛行員入選。盡管出於保密的需要,沒有人明確告訴他們選拔的真正目的,但人人心裏都能猜出個八九不離十。解散離開時,他們更被再三叮囑對入選一事守口如瓶,如有召喚,他們必須隨召隨到。
此後很多年,這批人一直在默默等待,等待祖國需要他們的那一刻,等待太空召喚他們的那一刻,等到發鬢凝霜,又等到垂垂老去,等來的卻隻是生不逢時的無盡歎惋。中國載人航天工程太渴望一個真正的機遇了!
這一天終於來到。1992年,“南巡講話”拉開深化改革、擴大開放的序幕,中國的經濟、社會發展邁進關鍵時點。這一年,恰好也是國際航天年,美國、俄羅斯紛紛製訂新的載人航天計劃,西歐、日本則加緊追趕的步伐。在這個奇妙的曆史交彙點上,中國載人航天工程拉開了重啟的序幕。
這一年的9月21日,中央政治局常委會議在中南海召開。會上一錘定音,批準了我國載人航天工程“三步走”計劃:第一步,發射載人飛船,將航天員送入近地軌道,進行對地觀測和科學實驗,並使航天員安全返回地麵;第二步,完成多人多天飛行,航天員出艙和太空行走;第三步,建立永久性的空間試驗室,建成中國的空間工程係統。“921工程”正式啟動。
按照這個計劃,中國載人航天工程分出七大任務係統(到“神七”發射的時候增加為八大係統)。其中包括,航天員係統、飛船應用係統、載人飛船係統、運載火箭係統、發射場係統、著陸場係統,以及航天測控與通信係統。這七大係統相輔相成、缺一不可。若是非要有個計較,載人航天的核心在於“人”,所以肩負著選拔、培訓“人”的航天員係統不可謂不關鍵。
2.神秘宇宙“黑洞”的真麵目
通常長期的持續觀測,天文學家們發現,在宇宙中有一些引力很大卻又無法看到任何天體的區域。通常,這種奇異天文現象有以下三個主要特征:
1.這些區域有極強的磁場和引力,不斷吞噬很多的星際物質,某些物質在它周圍運行軌跡也會同時發生變化,從而形成圓形的氣體塵埃環;
2.它們有極大的能量,能夠發出很強的各類射線輻射;
3.因為它強大的引力作用,光線在它周圍就會發生彎曲變化。
就是這樣,通過觀測到的大量間接征兆能夠證實它的存在,卻不管怎樣也無法直接看到它。於是一些天文學家想象的認為它是一種恒星塌縮後,質量、密度非常大的暗天體,美國的物理學家惠勒為它取了一個很有意思的名字——“黑洞”。
在今天這個宇航時代裏,世界各國都已擁有各種先進的天文觀測設備,比如大口徑配有極靈敏接受器的光學望遠鏡,大型射電天文望遠鏡,突破了地球大氣層包圍的哈勃空間望遠鏡等。現在的天文觀測,已經逐漸觸及到距地球100億光年以外的遙遠天體,從河外星係到宇宙塵埃都能一覽無餘,甚至像幾萬公裏外一支小蠟燭那麼微弱的光也能觀測到,而唯獨對“黑洞”卻無能為力,確有些不合邏輯。若它真是一種質量、密度極大,磁場、引力很強的“天體”,為何到現在都看不到它的真實麵目呢?
原因非常簡單,“黑洞”並非是真正的實體星球,而隻是宇宙天體運動時產生的各種“磁場漩渦”現象,它的能量、射線輻射主要都是由磁場力作用產生的,因為它的構成物質密度非常稀薄,光線發射極其微弱,因此根本沒有辦法在遠距離用光學儀器觀測到它的形狀,如果根據它的形態和性質來說,它倒的確可以說一個“黑暗磁場漩渦洞”。
我們假設“黑洞”是一種物質構成密度很大的“天體”,那麼,在“黑洞”和物質密度相對較小的宇宙空間兩者應該是有分界麵的。根據光的反射、折射原理,當光投在兩種物質的分界麵時會有反射和折射現象的,這一點已經從宇宙中所有不發光天體都能夠反光得到證實,無一例外。因此,從“黑洞”無法反射光線這一點說明“黑洞”盡管也有極強的吸引力,可是它的物質構成密度很稀薄,根本達不到反射光線的程度(並不是光線因為被它吸引不能脫離而不能反射)。
當光線和它相逢的時候,隻得穿越而過了,看不到明顯的光反射和折射現象。所以也就不能通過光學觀測直接看到它的形狀,而隻能選擇其他天文觀測方式,通過“黑洞”快速旋轉運動中產生的極強各類射線輻射來證明它的存在。在1992年的時候,科學家們通過哈勃望遠鏡上的高速光度計對天鵝座X-1的一批觀察數據做分析時,發現了兩個快速衰減且消失極快的紫外線脈衝陣列。這種現象與理論預言的物質落進黑洞視界時,釋放輻射的特征正好是符合的。談到光線在“黑洞”附近有可能發生彎曲的現象,是因為光波原本就是一種頻率極高的電磁波,光現象本質其實就是一種電磁現象。因此,這種光線在“黑洞”附近因為受其磁場引力作用而產生彎曲現象是非常自然的。
宇宙中的任何天體都是不能獨立存在的、任何物質之間都會有千絲萬縷的相互內在聯係。“黑洞”現象的出現絕對不是偶然的,而是在自然規律內物質循環演變過程中一個重要環節。整個自然界是由不斷運動著的物質所組成,絕對靜止的物質是不存在的,物質運動必然會產生磁場,天體和磁場是緊密相連的整體,因此隻要有天體,它周圍就存在磁場。不同類型的物質結構因為運動方向的不同,運動速度的差異,會產生很多大小不一、強弱各異的磁場漩渦,人們通常把這種磁場漩渦稱作“黑洞”。通常較大的物質結構產生的磁場漩渦較大,例如星係中心的“黑洞”(銀河係中心);較小的物質結構產生的磁場漩渦也較小,例如恒星之間的“黑洞”(天鵝座X-1)。
在自然界,對物質能量大小起決定性作用的有兩個重要因素:一是物質的質量;二是物質的運動速度。因為磁場具有力和能的特征,所以“黑洞”盡管構成物質密度很小,但由於它有很快的旋轉運動速度,當組成它的物質凝聚向一個方向作有序運動時,便產生極大的能量和極強的引力。在宇宙中,有一些分散的呈氣態的氫、氧類物質和呈固態的矽、鐵類塵埃物質,通常受“黑洞”吸引力的作用,在“黑洞”附近運動方向發生變化,向它的中心高速旋進,逐漸形成圍繞“黑洞”中心運動的圓形氣體塵埃環。“黑洞”盡管無法直觀地看到,卻能夠通過它向外發出的各類射線輻射現象提示它的形態。國外曾經有報道,哈勃望遠鏡已經拍攝到“黑洞”周圍邊緣呈現出翹曲狀的塵埃圓盤,這些都形象的證明了“黑洞”的漩渦性質與真實形態及漩渦,通常都是呈漏鬥狀的特點。
事實上,宇宙中各類“黑洞”的運動形態和形成原理就像我們用肉眼能夠看到的許多自然渦流現象一樣。比如地球上大氣運動產生的熱帶氣旋——“台風”,在“台風”外圍是急速旋轉的氣流形成的急風暴雨區域,能量很大,而在空氣渦流中心區域——“台風眼”,因為空氣稀薄,壓力相對很小,對周圍產生強大吸引力,所以氣流不易進入,反而是風平浪靜的區域,從衛星圖上能夠清晰地看到“台風”的圓形漩渦狀雲團。另外,還有江河湖海中的水渦流也是圓形漩渦狀的,水渦流同樣有很大的能量和吸引力,當物體接近時會被吸引進漩渦之中。“黑洞”,其實就和“台風”、“水流漩渦”這樣能夠直觀看到的渦流現象很像,可以說是宇宙中物質運動的產物。它的巨大能量和引力主要來自物質急速運動產生的磁場。
所謂“黑洞”中心,是指那些外界物質不容易進入、有形物質又很少的區域。因此,在“黑洞”的中心都是空白區域。由於它對四周物質的吸引力在每個方向幾乎都是均勻的,通常在“黑洞”周圍物質運行的軌跡都是圓形漩渦狀的。因為“黑洞”物質分布密度都不相同,它的周圍通常還會伸出一些旋臂(如可見的星係旋臂),從而造成同方向輻射強弱程度不同的射線脈衝現象(即脈衝星)。
通常情況下,在“黑洞”引力吸積過程中,物質的數量和密度持續在增加,磁場漩渦範圍會相應增大,能量和引力顯著增強,而且會吸引更多的物質,這樣像滾雪球一樣不斷發展。當“黑洞”周圍物質達到相當體積和密度時,對光的反射、折射作用逐漸加強,到了某種程度就發展成為能夠通過光學望遠鏡直接觀察到的有形天體——“星雲”,正是從恒星級“黑洞”中孕育出新生的天體“星雲”。這種初期的有形天體多數是呈環狀(環狀星雲),它的構成物質相對較稀薄,因此,形狀是很模糊的。就這樣,隨著“星雲”體積的不斷膨脹,於是就有了幾十億年以上向“恒星”發展的演變進程。
總結一下,宇宙中全部天體的存在形式和演變過程,都是由自然規律所決定的,“黑洞”也一樣。一旦我們通過表麵現象揭示出它的本質和與自然規律的內在有何聯係,包括“黑洞”在內的各種神秘天象就很容易解釋清楚了。
3.了解我們的星係:銀河係
銀河係
年輕的星係中儲備有大量的氣體和塵埃,可以轉變成恒星。這些星係的光芒主要發自明亮年輕的藍色恒星,看上去和我們的星係--一個非常正常的旋渦星係很相似。在討論其他星係之前,有必要詳細地了解一下銀河係。我們知道它是旋渦狀的,其中心距離我們26000光年。整個係統的總直徑超過10萬光年,看上去像一個雙凸透鏡(或兩個背靠背疊在一起的煎蛋)。沿著這個係統的平麵望去,可以看到許多星星幾乎排在一條線上,形成了從太古時代起就被稱為銀河的橫跨夜空的壯麗的光帶。中心核球(煎蛋蛋黃)的直徑約2萬光年。平麵之外離開星係盤,在我們稱之為銀暈的地方有巨大密集的球狀星團和許多流浪的恒星。
銀心不易看到,因為中間有太多遮蔽的物質。但是射電波和X射線則不受阻礙。銀河係中心位於人馬座的繁星之後,其精確位置是人馬座A(讀作人馬座A星),是一個很強的射電源。在中心區有盤繞的塵埃雲和能量巨大的恒星組成的星團。在很靠近真正的中心的地方有一個260萬倍太陽質量的黑洞。其證據來自星表編號為S21、質量是太陽15倍的一顆恒星。長期的跟蹤研究發現它在圍繞著一個中心天體以15.2年的周期運動。它離中心天體最近的距離隻有17光時(光速小時),已經貼近黑洞“事件邊際”的邊緣。在那個界限之內,任何東西都無法逃出。它繞行的速度是驚人的每秒5000千米。從它運動的方式可以推斷出中心天體的質量。這一質量是如此巨大而又局限在如此狹小的體積內,除了黑洞,別無可能。
星係在旋轉。太陽大約要用2.25億年轉完一周。這一周期通常叫做宇宙年。在一個宇宙年前,地球上最高級的生命形式是兩棲動物,甚至恐龍都還沒有出現。設想一下一個宇宙年之後的地球是什麼樣子將是十分有趣的。我們在離星係主平麵不遠處運動,並剛剛離開其中一條旋臂--獵戶臂。所以我們現在位於一個相對空曠的區域。
4.美麗的星雲大探秘
1.布莫讓星雲
布莫讓星雲
距地球5000光年的布莫讓星雲,是在1979年由瑞典和美國天文學家利用架設在智利的巨大望遠鏡發現的,它在1980年取名為“布莫讓”,是因為它看上去像加長的變成彎形的“飛去來器”(布莫讓是英文飛去來器的音譯)。
自宇宙大爆炸以後的100多億年時間裏,太空已經成為高寒環境。太空的平均溫度為零下270.3℃,布莫讓星雲的溫度為零下272攝氏度,是目前所知自然界中最寒冷的地方,成為“宇宙冰盒子”。事實上,布莫讓星雲的溫度僅比絕對零度高1度多(零下273.15攝氏度)。絕對零度是自然界中溫度的下限,根據經典物理學,一旦達到這一臨界狀態,原子將停止運動。熱力學第三定律指出,絕對零度是不可能達到的。而且,越接近絕對零度,降溫的難度也越大。
那麼,布莫讓為何如此寒冷?我們知道,當一個密封罐子中的液體被迫噴出時,罐子中的溫度就會急遽降低。布莫讓星雲是一氣體和塵埃組成的雲團,雲團是從一顆正在死亡的恒星中以大於150千米/秒的速度噴濺出來的,這正是導致布布莫讓星雲急劇變冷的原因。專家推測,該星雲變冷的原因和家用冰箱工作原理相似,即由於氣體快速膨脹的結果。布莫讓星雲急速膨脹需要能量,而周圍沒有任何熱源,隻能消耗內能,所以內部溫度不斷下降,最終達到接近絕對零度的狀態。
布莫讓星雲的超低溫度是在自然條件下形成的。然而,它並不是宇宙中最寒冷的地方。美國桑地亞國家實驗室通過實驗,設法使溫度達到了-272.59℃。在這個溫度下,科學家使分子停止運動並將其準確相互碰撞的。根據物理學原理我們知道,如果想要分子停止運動,需要非常低的溫度。物理學家們在實驗中設法使溫度達到了零下272.59攝氏度,這是目前所知宇宙中的最低溫度。
2.暗星雲
恒星之間具有廣闊的空間。恒星際空間不是一無所有的真空,而是充滿了形形色色的物質。這些物質包括星際氣體、塵埃、粒子流、宇宙線和星際磁場等,統稱為恒星際物質。這些星際物質的分布是不均勻的。有的地方氣體和塵埃比較密集,形成各種各樣的雲霧狀天體。這些雲霧狀的天體就叫星雲。“星雲”這個名詞僅有200多年的曆史。起初把觀測到的彌散的雲霧狀天體統稱星雲。後來天文望遠鏡分辨率的提高,把這些星雲又分成星團、星係和星雲三種類型。銀河係中的氣體塵埃密集的雲霧天體,稱為星雲;銀河係以外,類似銀河係的天體係統,叫星係。銀河係中的星雲物質,就形態來說,可以分為彌漫星雲、行星狀星雲和超新星剩餘物質雲;就發光性質來說,可分為發射星雲、反射星雲和暗星雲。
暗星雲是銀河係中不發光的彌漫物質所形成的雲霧狀天體。和亮星雲一樣,他們的大小和形狀是多種多樣的。小的隻有太陽質量的百分之幾到千分之幾,是出現在一些亮星雲背景上的球狀體;大的有幾十到幾百個太陽的質量,有的甚至更大。它們內部的物質密度也相差懸殊。
赫歇爾父子於1784年首次注意到亮的銀河中有一些黑斑和暗條。開始他們以為這是銀河中某些沒有恒星的洞或者縫。後來的照相研究表明,這種現象是由於一些位於恒星前麵的不發光的彌漫物質造成的。
這種暗區在銀河係中很多,最明顯的是天鵝座的暗區,銀河被分割成為向南延伸的兩個分支。再如獵戶座著名的馬頭星雲和蛇夫座S狀暗星雲,也是不透明的暗星雲。在星雲較薄弱的部分仍可看到一些光度被減弱了的恒星,看起來這些區域的恒星密度顯得很稀疏。暗星雲和亮星雲並沒有本質上的不同,隻是暗星雲所含的塵埃比較大,有很多亮星雲實際上是一個更大的暗星雲的一部分。球狀體是一種小型且密度較大的球狀暗星雲,也叫做巴納德天體,隻能用大型望遠鏡才能觀測到。有人認為球狀體是一些正處在引力收縮階段的原恒星。
3.巫婆掃帚星雲
大約一萬年前,也就是在人類開始有曆史紀錄之前的某一天,夜空中突然出現一道亮光,並在數星期之後逐漸暗去。如今,我們知道這一道亮光是一顆恒星爆炸的結果,而且爆炸之後還殘留下五顏六色的擴散雲氣。當這些到處亂闖的氣體撞擊並激發周圍的氣體時,就會出現這些顏色。右麵的照片就是這個被稱為麵紗星雲的西端,它正式的名字是NGC6960,但是人們常叫它“巫婆掃帚星雲”。這個超新星爆炸的遺骸是位於天鵝座方向,1400光年的遠處。巫婆掃帚星雲橫跨1.5度的天區,大約是月亮視角的三倍。照片中央那一顆稱為天鵝座52的藍色亮星,在無光害的地方就可以用肉眼觀測到它,但是它與那次古老的超新星爆炸無關。
4.蟹狀星雲
因為這個星雲的形狀有點像螃蟹被取名為蟹狀星雲。這個星雲是在1731年被英國的一位天文愛好者比維斯發現的。
根據中國曆史記載,在現在蟹狀星雲的那個位置上,曾經有過超新星爆發,那就是1054年7月出現的、特亮的金牛座“天關客星”。它爆發過程中拋射出來的氣體雲,就應該是現在看到的蟹狀星雲。1921年,美國科學家把兩批相隔12年的蟹狀星雲照片進行了仔細和反複的比較之後,確認星雲的橢圓形外殼仍在高速膨脹,速度達到每秒1300千米。1942年,荷蘭天文學家奧爾特以其令人信服的論證,確認蟹狀星雲就是1054年超新星爆發後形成的。
蟹狀星雲還是強紅外源、紫外源、X射線源和γ射線源。它的總輻射光度的量級比太陽強幾萬倍。1968年發現該星雲中的射電脈衝星,它的脈衝周期是0.0331秒,為已知脈衝星中周期最短的一個。目前已公認,脈衝星是快速自旋的中子星,有極強的磁性,是超新星爆發時形成的坍縮致密星。蟹狀星雲脈衝星的質量約為一個太陽質量,其發光氣體的質量也約達一個太陽質量,可見該星雲爆發前是質量比太陽大若幹倍的大天體。星雲距離約6300光年,星雲大小約12光年7光年。
公元1054年7月4日(宋仁宗至和元年五月二十六日)《宋史·天文誌》記載:“客星出天關東南可數寸,歲餘稍末”;《宋會要》中記載:“嘉佑元年三月,司天監言:‘客星沒,客去之兆也’。初,至和元年五月,晨出東方,守天關,晝見如太白,芒角四出,色赤白,凡見二十三日”。這是關於一顆超新星的記載,它的殘骸,就是我們現在看到的蟹狀星雲。
1888年出版《星雲星團新總表》列為NGC1952,《梅西耶星團星雲表》中列第一,代號M1。蟹狀星雲的名稱是英國天文愛好者羅斯命名的。M1是最著名的超新星殘骸。這顆位於金牛座的超新星爆發當時估計其絕對星等達到了-6等,相當於滿月的亮度,它的實際光度比太陽高5億倍,在白天也能看到,給當時的人們留下了極深刻的印象。不僅如此,它的遺跡星雲至今的輻射也比太陽大,射電觀測發現它的輻射強度和波長之間的關係不能用黑體輻射定律解釋,要發射這樣強的無線輻射,它的溫度要在50萬度以上,對一個擴散的星雲來說,這是不可能的,前蘇聯天文學家什克洛夫斯基1953年提出,蟹狀星雲的輻射不是由於溫度升高產生的,而是由“同步加速輻射”的機製造成的。這個解釋已得到證實。蟹狀星雲中央脈衝星的發現,獲得了1974年的“諾貝爾物理獎”,它是1982年前發現的周期最短的脈衝星,隻有0.033秒,並且直到現在,能夠在所有電磁波段上觀察到脈衝現象的隻有它和另一顆很難觀測的脈衝星。這顆高速自旋的脈衝星證明了30年代對中子星的預言,肯定了一種恒星演化理論:超新星爆發時,氣體外殼被拋射出去,形成超新星遺跡,就象蟹狀星雲,而恒星核心卻迅速坍縮,由恒星質量決定它的歸宿是顆白矮星或是中子星或是黑洞。中子星內部沒有熱核反應,但它的能量卻又大的驚人,比太陽大幾十萬倍,這樣大的能量消耗,靠的是自轉速度的變慢,即動能的減少來補償,才能符合能量守恒定律。第一個被觀測到的自轉周期變長的中子星,恰好是M1中的中子星。總之,人類對蟹狀星雲的研究占了當代天文學研究的很大比重,也的確得到了相當比重的研究成果。
5.大麥哲倫雲
我們的銀河係有兩個相伴的星係,像地球的引力牽著月亮轉一樣,銀河係也牽著這兩個星係圍繞自己轉。這兩個星係就是大、小麥哲倫雲。大麥哲倫雲距離我們16萬光年,小麥哲倫雲離我們19萬光年。它們都是距離我們最近的主要河外星係。它們轉一圈要10億多年,現在差不多是它們離我們最近的時候。可惜它們的燦爛景觀出現在南半球的夜空裏,我們北半球的人想看不容易。
這是獵戶座的一片區域,在獵戶座星雲南邊2度左右。圖像中可以看到一些強烈噴射氣體的現象,說明這裏正在形成一些新的恒星。中間下麵偏左是星雲NGC1999和年輕的恒星。圖像中已經認證了超過50顆新形成的恒星,還有6處噴氣流正在噴發。這些氣流以每秒幾百公裏的速度在運動著。
6.馬頭星雲
馬頭星雲位於獵戶座ζ星的左下處,它是一個大型暗分子雲的一部份。這個有著不尋常形狀的天體隻有用非常大的專業望遠鏡才能看到,是在18世紀末從一張照片底板上發現的。它位於明亮恒星獵戶座ζ的南方,在左側獵戶座中三亮星組成的“直線帶”指引下輕而易舉的就可以用肉眼看見,與著名的塵埃雲——“鷹狀星雲”屬於同一類型,這兩個“塔狀的”的星雲都是“孕育”著年輕恒星的“繭”。“馬頭星雲”是業餘望遠鏡能力範圍內很難觀測的天體,所以業餘愛好者經常將“馬頭星雲”作為檢驗他們觀測技巧的測試目標。它的一部分是發射星雲,為一顆光譜型B7的恒星所激發;另一部分是反射星雲,為一顆光譜型B7的恒星所照亮。角直徑30',距地球350秒差距。
星雲紅色的輝光,主要是星雲後方被恒星所照射的氫氣。暗色的馬頭高約1光年,主要來自濃密的塵埃遮掩了它後方的光,不過馬頸底部左方的陰影,是馬頸所造成的陰影。貫穿星雲的強大磁場,正迫使大量的氣體飛離星雲。馬頭星雲底部裏的亮點,是正在新生階段的年輕恒星。光約需要經過1500年,才會從馬頭星雲傳到我們這裏。
“馬頭星雲”也稱為巴納德天體33,是一寒冷的暗塵埃雲,在明亮的紅色發射星雲星雲IC434的映照下顯出黑色的輪廓影像,僅僅是因為星雲形狀略微像一個“馬頭”,它與眾不同的外形到19世紀後期才第一次被照相板所發現記錄下來。在左上方邊緣明亮區域的塵埃雲中依然有一顆正在孕育的年輕恒星。但這顆炙熱恒星所散發的輻射正不斷的“侵蝕”著“孕育”的場所。星雲頂部也同時被照片區域外的一顆巨型恒星的輻射所重新“塑造”。
7.環狀星雲
環狀星雲又稱為M57或NGC6720。位在天琴座內,形狀像環的行星狀星雲。
除了環狀的土星外,環狀星雲(m57)可能是天空中最著名的環狀天體了。這個外觀單純且優雅的行星狀星雲,可能是我們從地球看出去的視線恰好穿過筒狀雲氣的投影結果,而這團雲氣是由一顆垂死的中心星所拋出來的。哈伯傳家寶計劃的天文學家,使用太空望遠鏡所拍攝的數張影像製作出這張精彩的高解析照片,影像所選用的色澤是用來標示這團恒星壽衣的溫度分布。藍色代表靠近高溫中心星區域的熾熱氣體,慢慢地轉變為較外麵也是較低溫的綠色和黃色區域,以及最邊緣也是最低溫的紅色氣體。除此之外,在星雲的邊緣附近,還可以看到許多黝黑的條狀結構。環狀星雲位在北天的天琴座(lyra)內,大小約為一光年,距離我們約有2000光年遠。
8.三葉星雲
1747年法國天文學家勒讓蒂爾首先發現了三葉星雲,三葉星雲比較明亮也比較大,為反射和發射混合型星雲,視星等為8.5等,視大小為29′27′。這個星雲上有三條非常明顯的黑道,它的形狀就好像是三片發亮的樹葉緊密而和諧地湊在一起,因此被稱作三葉星雲。由於星雲上麵那格外醒目的三條黑紋,也有天文學家將它叫做三裂星雲。
關於人馬座:三葉星雲位於人馬座。要想找到三葉星雲,我們要先熟悉一下人馬座。人馬座是一個十分壯觀的星座,坐落在銀河最寬最亮的區域,那裏就是銀河係的中心方向。每年夏天是最適於觀測人馬座的季節。6月底7月初時,太陽剛剛落山,人馬座便從東方升起,整夜都可以看見它。人馬座是黃道12星座之一,它的東邊是摩羯座、西邊是天蠍座。有人將人馬座叫做射手座,那是不規範的叫法。人馬座的主人公是希臘神話中上身是人、下身是馬的馬人凱洛恩。凱洛恩既擅長拉弓射箭又是全希臘最有學問的人,許多大英雄都拜他為師。
由於人馬座的位置比較偏南,所以地球上北緯78°以北的地區根本看不到這個星座,北緯45°以南的地區才能夠看到完整的人馬座。我國絕大部分地區都能看到完整的人馬座。那麼,我們怎樣才能順利地找到人馬座呢?人馬座中有6顆亮星組成了一個與北鬥七星非常相像的南鬥六星。雖然南鬥六星的亮度和大小都比北鬥七星遜色,但也很惹人注意。找到了南鬥六星也就是找到人馬座了。
人馬座的範圍比較大,所包含的亮星比較多,2等星2顆,3等星8顆。人馬座也是著名深空天體雲集的地方,除了三葉星雲之外,另外還有14個梅西葉天體,如著名的礁湖星雲M8、馬蹄星雲M17等等,三葉星雲在梅西葉星表中排行20,簡稱M20。那麼,三葉星雲在哪兒呢?它就在南鬥六星鬥柄尖上那顆較亮的人馬座μ星的西南方大約4°遠處。三葉星雲距離我們5600光年之遙。
關於三葉星雲:使用大型天文望遠鏡拍攝的三葉星雲彩色照片,令每一個看過它的人,無不為它的美麗而驚歎不已。桃紅色的三片葉子組成了一朵盛開的鮮花,旁邊是一朵亮藍色的小花,太漂亮了。當然,如果我們使用小型望遠鏡觀察三葉星雲的話,那就沒有如此美豔奪目了。
在比較良好的天空條件下(如距離大城市幾十千米的農村,肉眼極限星等6.0~7.0等),用7倍的雙筒望遠鏡就能看到三葉星雲。用口徑6厘米、放大倍率20倍~40倍的望遠鏡勉強能夠看到星雲中的3個暗條。用口徑15厘米以上的望遠鏡很容易看到星雲中的暗條。使用口徑20厘米的望遠鏡,放大倍率120倍左右,配上視場較寬的目鏡來觀測三葉星雲,星雲能充滿整個視場。放大倍率為190倍左右時,能夠觀測星雲暗條的細節。
在三葉星雲的中心有一個包含有熾熱年輕恒星的疏散星團。這些恒星發出強烈的輻射轟擊周圍星雲中的氫原子,使它們失去了電子,當電子與質子再次組合時,它便發射出奇特的光——其中之一就是在星雲中所能見到的紅色。
9.愛斯基摩星雲
愛斯基摩星雲又名為NGC2392,它是天文學家威廉.赫歇爾在1787年發現的,它距離地球約五千光年,在雙子星座內,由於從地麵看去,它像是一顆載著愛斯基摩毛皮兜帽的人頭,所以得到了這種昵稱。在2000年時,美國太空總署的哈勃太空望遠鏡為它拍攝了一張照片,發現這個星雲具有非常複雜的雲氣結構,直至現在,這些結構的成因仍然不完全清楚。不論如何,愛斯基摩星雲是個如假包換的行星狀星雲,而影像中的雲氣是由一顆很像太陽的恒星在一萬年前拋出來的外層氣殼。影像中清楚可見的星雲內層絲狀結構,是強烈恒星風所拋出的中心星物質,而外層碟狀區,有許多長度有一光年長的奇特橘色指狀物。
10.貓眼星雲
貓眼星雲為一行星狀星雲,位於天龍座。這個星雲特別的地方,在於其結構幾乎是所有有記錄的星雲當中最為複雜的一個。從哈勃太空望遠鏡拍得的圖像顯示,貓眼星雲擁有繩結、噴柱、弧形等各種形狀的結構。
這個星雲於1786年2月15日由威廉·赫歇爾首先發現。至1864年,英國業餘天文學家威廉·赫金斯為貓眼星雲作了光譜分析,也是首次將光譜分析技術用於星雲上。
現代的研究揭開不少有關貓眼星雲的謎團,有人認為星雲結構之所以複雜,是來自其連星係統中主星的噴發物質,但至今尚未有證據指其中心恒星擁有伴星。另外,兩個有關星雲化學物質量度的結果出現重大差異,其原因目前仍不明。
物質構成:與不少天體一樣,貓眼星雲的物質主要為氫和氦,並擁有少量重元素。這些元素可以光譜分析去量度其存在比例,由於氫是最豐富的元素,因此其他重元素的比例均會以相對於氫的數值去表示。
由於望遠鏡使用的攝譜儀不會收集來自觀測目標的所有光線,也不會使用細小光圈去聚集物體光線,因此多個有關星雲化學元素比例的研究結果均會有出入,每個不同的結果可代表星雲的某一部分。