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仙女座: 它改变了人类对星系的认识

2018-12-13 02:05 来源:科技日报 参与互动 
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  仙女座: 它改变了人类对星系的认识

  仙女座中的仙女星系M31李鹏摄

  (拍摄参数:佳能6D,600mm,主镜锐星CF90,赤道仪艾顿CEM25P,ISO12800, 单张曝光59秒,13张叠加)

  光谱志

  时光荏苒,岁月如梭,转眼间就进入了10月。在这如诗画般的美好季节,万物尽显此生最美艳的色彩。但对于我们头顶的星空来说,会进入短暂的平静期。入夜后,夏夜壮阔的银河在落日后匆匆西沉,而冬夜明亮的繁星也只会在后半夜才升起。此刻主导秋季夜空的,是一群活跃在古代神话中的王族星座,有代表国王的仙王座、代表王后的仙后座、代表勇士的英仙座和本篇文章的主角,被称为“神仙姐姐”的公主星座——仙女座。

  仙女座是全天88星座之一,位于大熊座的下方,在飞马座附近。仙女座是希腊神话中的安多米达,仙女的头为壁宿二,是飞马座四边形的其中一只角;腰带上为全天第55亮星的奎宿九。仙女座之所以声名在外,是因为在它的中心,有个夜空中非常著名的星系——仙女星系M31(又称仙女座星系)。

  说仙女星系著名,是因为它非常容易被观察到。它直径约为22万光年,距离地球约254万光年,所以在秋季夜空的东北方向,在仙后座“W”开口方向的反向不远处,就能基本确定它的位置。仙女星系的总星等为4等,单位面积的亮度平均为6等,在晴朗无月的夜晚,用肉眼就能可见像一小片白色云雾的它。要是通过一架小型天文望远镜,就能看出它那柔和的银白色椭圆形状。

  仙女星系是一个典型的旋涡星系,但是由于它是侧面朝向我们,所以不容易看出它一条条的旋臂。通过口径大一些的天文望远镜,可以看出它的一些结构,比如它的核心特别明亮,并且越往中心部分越明亮,还可以看出一部分旋臂、黑色的尘埃线等。另外还可以看到它的两个矮星系伴侣:在M31核心南面的是呈圆形的、很密集的椭圆星系M32,在M31西北边的是略微暗弱一点儿但比M32更大且长的椭圆星系M110。还有许多银河系内的比较暗弱的恒星充满了这一天区,为仙女星系增添了迷人的色彩。

  在人类认识宇宙的过程中,仙女星系曾发挥了重要作用。18世纪,人们在天空中发现了模糊的延伸天体,将其称为星云。随着对银河系认识的深入,天文学家们对银河系的大小、这些星云是否位于银河系内,以及星云的实质是什么展开了讨论。有科学家认为,他们观测到的旋涡状星云是气体星云,还有一些科学家认为它们是恒星系统。这引发了天文学史上著名的沙普利-柯蒂斯争论。争论过程中,沙普利和柯蒂斯两位天文学家都用仙女星系M31中的新星来确定距离。很明显,如果其距离远远超出了银河系的范围,问题便迎刃而解。

  1923年,美国天文学家哈勃用当时世界上最大的望远镜,将仙女星系的外围部分分解为单个恒星,并在其中证认出造父变星,计算出其距离远远超过银河系大小。沙普利-柯蒂斯争论如此才有了最终结论:那些被称作星云的延伸天体位于银河系之外,实际上是和银河系一样的恒星系统,也即星系。仙女星系因此成为人类确认的第一个河外星系。

  仙女星系是少数光谱蓝移的星系之一,它以大约每秒300公里的速度靠近太阳。如果考虑太阳系在银河内的速度,将会发现仙女星系以100—140公里/秒的速度接近银河系。即使如此,这并不意味着未来会和银河系发生碰撞。2015年的观测数据认为,银河系可能正在以每秒200公里的速度靠近M31。即使会发生碰撞,也是几十亿年后的事情了。在这种情况下,两个星系会合并成一个更巨大的星系。这对于我们来说,是太过遥远的事情,不足为虑。

  由于肉眼可见,目标明显,因此仙女星系也成为了众多天文爱好者观测和拍摄的目标。与普通星野拍摄不同的是,拍摄M31仙女星系需要长焦段的镜头或者望远镜,同时为了消除地球自转的影响,需要配备赤道仪。拍摄完成后,一般要采用多张叠加的方式,来获得更好的画质和图像效果。

  秋夜如水,挑个晴朗的夜晚,在自家后院架起望远镜,去一睹“神仙姐姐”的芳容吧。

【编辑:左盛丹】
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