位于獵犬座北邊離地球1300萬光年遠(yuǎn)處的NGC 4214,正在上演一場令人眼花撩亂的恒星誕生秀。當(dāng)1997年哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍下這張照片時(shí),它顯示出NGC 4214中不僅擁有大量的老而昏暗的恒星,另外它還具有引人注意的年輕星團(tuán)。這些星團(tuán)是被一些會(huì)發(fā)出螢光的氣體所包圍著。從星團(tuán)中的那些較重的恒星所發(fā)出的恒星風(fēng)與高能量的爆炸,將這些氣體雕刻成氣泡或纖維般的形狀,并在強(qiáng)烈的恒星紫外線照射下,也使得這些氣體閃閃發(fā)光。同時(shí)具有由較重的恒星所形成的星團(tuán)與一些清晰可辨的暗星的這個(gè)情形,正顯示著NGC 4214中的恒星形成事件已持續(xù)有10億年之久了。
這個(gè)年老的星系到底在玩什么新把戲呢?這個(gè)棒旋星系NGC 4314的年齡有數(shù)十億年,但在過去的數(shù)百萬年內(nèi),它的外觀有很重大的變化。在這段期間,它的核心發(fā)展出一個(gè)由年輕亮星所形成的亮環(huán)。右下方的圖,是麥當(dāng)勞天文臺(tái)所拍攝的NGC 4314全景照片,而中心的方形框,代表上面這張由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所拍攝的銀核影像。NGC 4314的中心區(qū)看來很像是一個(gè)小型的螺旋星系,因它具有完整的塵埃帶和漩渦臂,不過這個(gè)區(qū)域的大小只有數(shù)千光年而已。未來的NGC 4314研究,也許能讓天文學(xué)家弄清楚,這個(gè)星系的中心和外圍如何互相影響,因此會(huì)產(chǎn)生這個(gè)不尋常的恒星誕生環(huán)。
圖片中心的星系是否與右上方的類星體有關(guān)呢? 關(guān)于這類系統(tǒng)的爭論已經(jīng)喧騰數(shù)十年了,而且被用來挑戰(zhàn)現(xiàn)代宇宙學(xué)的立論基礎(chǔ)。有些人相信 Markarian 205 號(hào)類星體是剛自星系 NGC 4319中噴出來的,他們指出 Markarian 205 的高紅移不能代表它本身的距離。然而,大部分的天文學(xué)家開始相信這兩個(gè)天體實(shí)際上并不相關(guān),Markarian 205 的高紅移代表它確實(shí)位于宇宙深處。以這個(gè)占優(yōu)勢的觀點(diǎn)看來,上圖的并列位置,就像恰好指向月亮的樹枝,純粹只是巧合罷了。
這個(gè)星系的核心到底有什么玄機(jī)呢?如果仔細(xì)檢驗(yàn)這張哈勃望遠(yuǎn)鏡最近發(fā)布的影像,你會(huì)發(fā)現(xiàn)NGC
NGC 4603距離我們一億零八百萬光年,它是一個(gè)具有壯觀旋臂和糾結(jié)塵埃帶的星系,天文學(xué)家已經(jīng)使用造父變星,精確地量測過它的距離。造父變星是測量星系距離的尺子,它是一種會(huì)周期性脹縮的變星。雖然造父變星是非常明亮的天體,但在這么遠(yuǎn)的地方,它看來很昏暗而且很難辨識(shí)。幸好,哈勃太空望遠(yuǎn)鏡有很銳利的“視覺”,它在NGC 4603里已經(jīng)辨識(shí)出36顆閃爍的造父變星,而NGC 4603也是到現(xiàn)在為止,找到這種變星最遙遠(yuǎn)的星系。在過去的八年,哈勃的計(jì)劃團(tuán)隊(duì),利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡辨識(shí)比NGC 4603近的星系里的造父變星,以獲得星系距離和宇宙膨脹速率——哈伯常數(shù)的精確量測。在仔細(xì)比較星系距離和遠(yuǎn)離速率后,最近剛公布了他們努力的成果,數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度是百分之十。結(jié)論認(rèn)為,星系的距離每增加330萬光年,遠(yuǎn)離的速度每秒增加25萬6千公里。精確量測哈勃常數(shù),是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在1990發(fā)射的主要任務(wù)之一。
NGC 4631是一個(gè)美麗的大型螺旋星系,它位于獵犬座方向2500萬光年遠(yuǎn)處,并以側(cè)面對(duì)著我們。這個(gè)星系的側(cè)面有點(diǎn)變形,所以經(jīng)常被稱為宇宙鯡魚或鯨魚星系。另外,它的大小與我們的銀河系差不多。在它絢爛的顏色中,可以看到黑暗的星際塵埃云,年輕的藍(lán)色星團(tuán),以及淡紫色的恒星形成區(qū)。在鯨魚星系上方的一個(gè)小型橢圓星系NGC 4627 ,是鯨魚星系的衛(wèi)星星系。在相片外的左下角處,有另一個(gè)長的像曲棍球桿的變形星系NGC 4656。從變形的樣子與拖曳的云氣,可以推斷這三個(gè)星系在很久以前曾經(jīng)非??拷?。鯨魚星系另一個(gè)出名的特征是:它的核心會(huì)噴出炙熱氣體并發(fā)出X光。我們的銀河系是否和下面這個(gè)星系很像,都是包裹在熾熱云氣所發(fā)出的輝光之中呢?為了解開這個(gè)歷史久遠(yuǎn)的謎團(tuán),最近錢卓拉X射線觀測站量測了鄰近的星系NGC 4631,也獲得初步的進(jìn)展。在下面這張組合影像里,剛偵測到的X射線輻射是以藍(lán)色表示,而哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所觀測到的大質(zhì)量恒星是以紅色來標(biāo)示。因?yàn)镹GC 4631和我們的銀河系很相似,因此,天文學(xué)家相信銀河系也是包在一層會(huì)發(fā)出X射線輻射的熾熱云氣里。只不過我們身在銀河系之中,所以無法分辨鄰近的X射線源和銀河熱云氣所發(fā)出的X射線輝光而已。這些彌漫的熾熱云氣,可能是受到眾多大質(zhì)量星團(tuán)的加熱,才會(huì)這么高溫,不過為什么這些云氣會(huì)聚成這種輝光呢?這仍然是科學(xué)研究的題材。
上面影像中這兩個(gè)星系因?yàn)槎季哂虚L長的尾巴,所以被昵稱為老鼠星系,它們正在試著努力把對(duì)方撕開。這兩個(gè)螺旋星系可能已經(jīng)穿過對(duì)方,不過它們應(yīng)該會(huì)不停地互撞,直至完全聚合在一起為止。為什么它們互撞會(huì)產(chǎn)生長尾呢?這是因?yàn)楦鲃e星系前端和后端所受到的重力牽引不同所引起的,或稱為是潮汐力效應(yīng),如果你把窗口向右卷動(dòng),就能看見其中一個(gè)星系的尾巴到底有多長呢。由于這些星系都很巨大,所以它們的碰撞是一種慢動(dòng)作過程,通常要經(jīng)過數(shù)億年才會(huì)完成。老鼠星系的編號(hào)是NGC 4676,它位于后發(fā)座內(nèi),距離我們約有三億光年,它們可能都是后發(fā)座星系團(tuán)的成員。下面這張照片,是由哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的新先進(jìn)巡天相機(jī)所拍攝的,它和前一代的相機(jī)相比較,不但較靈敏,而且拍攝的視野也較大。也因?yàn)樾孪鄼C(jī)較靈敏,所以它也意外地拍攝到散在影像視野各處的遙遠(yuǎn)星系。
在這張錢卓拉觀測站的X射線影像里,眾多的亮點(diǎn)都是位于NGC 4697內(nèi)的X射線源。NGC 4697是室女座內(nèi)的一個(gè)橢圓星系,距離我們大約有4000萬光年遠(yuǎn)。和其它正常的橢圓星系一樣,它是一個(gè)由小質(zhì)量年老恒星所組成的球狀天體,而且和螺旋星系比較之下,內(nèi)部幾乎沒有可以誕生恒星的云氣和塵埃材料。不過錢卓拉影像中的明亮X射線源顯示,NGC 4697有個(gè)相當(dāng)狂亂的年少期呢。這些X射線源的能源是位在雙星系統(tǒng)內(nèi)的中子星和黑洞,當(dāng)來自它伴星的物質(zhì)掉進(jìn)這類致密天體時(shí),就會(huì)產(chǎn)生X射線輻射。因?yàn)橹凶有呛秃诙词谴筚|(zhì)量恒星的遺骸,因此NGC 4697在年輕時(shí),一定有許多明亮的大質(zhì)量恒星。 在NGC 4697的眾多X射線雙星系統(tǒng)中,又以球狀星團(tuán)所含的數(shù)量特別高,這可能是因?yàn)樵诰o密的星團(tuán)內(nèi),中子星和黑洞補(bǔ)獲伴星的機(jī)會(huì)也較高。星系內(nèi)彌漫X射線輝光,很有可能是大質(zhì)量恒星的恒星風(fēng)和超新星爆炸所造成的。
對(duì)離我們這么近的星系來說,NGC 4945很容易被忽略。NGC 4945是半人馬座星系群里頭的一個(gè)螺旋星系,它和我們的距離大約是仙女座大星系的6倍遠(yuǎn)。這個(gè)薄圓碟狀的星系幾乎是側(cè)對(duì)著我們,而且是包裹在昏暗的塵埃里。以致于觀測這個(gè)位于南天半人馬座里的星系,需要借助天文望遠(yuǎn)鏡。下面這張照片,是一部大口徑望遠(yuǎn)鏡在測試新的高分辨率廣角CCD相機(jī)時(shí)所拍攝。照片里大多數(shù)的亮點(diǎn)是我們銀河系里的恒星,但有些是由繞行NGC 4945的球狀星團(tuán)所造成的。NGC 4945的外觀可能和我們的銀河系很像,但在X射線波段的觀測卻發(fā)現(xiàn),NGC 4945有個(gè)異常高能量的核心,這意味著它的中心可能有個(gè)大黑洞。
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