透过银河系,看那遥远的宇宙

作者: 萌大统领

来源: 原理

发布日期: 2016-03-03

文章讨论了通过不同波段观测宇宙的重要性,特别是红外波段如何帮助我们穿透银河系的尘埃,观测到更遥远的星系。通过历史上的观测实例,如COBE、2MASS和WISE的图像,展示了红外望远镜在太空中的应用如何揭示了以前难以观测到的天体,如IC342星系。文章强调了红外天文学在突破观测障碍中的关键作用,并展望了其未来的潜力。

当我们抬头仰望夜空时,视线所及范围内能看到的景象大多来自银河系。夜空中的美景大多被银河覆盖,遮蔽了远处区域发出的光芒。银河大约覆盖20%的天空景色。夜空里划过长空的那道白色天堑,实为来自数十亿恒星散发的光芒,而背景中暗黑的星云(主要为气体和尘埃)挡住了来自它们后方的光。我们称被银河系遮蔽而难以观测到的区域为隐带。

多年来,我们在其他方向发现远距离处的星系、星云等在不断在增加,却在被覆盖的这20%中仍少有发现。天文学称这种天体发射的光被路径中的物质遮挡的状态为消光。在人类可见光波段内,消光都极其强烈。幸运的是,现如今我们已经能够在不同的波段下对宇宙进行观测了。上图中,首先看一下左上角的嵌入图,这是由宇宙背景探测者(COBE)卫星上的DIRBE仪器拍摄到的第一张红外波段的整个天空。

COBE最后的结果为主图,相比嵌入的图片,更多的星星在这张图中发出光芒。被黑暗阴影遮挡的部位也明显更少。这是因为那些能够阻挡可见光的尘埃无法阻挡像红外线这样长的光波。随着仪器的不断进步,我们看到下面这张图更为尖锐、清晰。该图是由2MASS所拍摄的。可见光极易被银河中的尘埃所吸收,而红外光却能在这些尘埃中“毫发无伤”的穿行。这是由星际物质的分子的种类和结合方式所决定的。

反观地球的大气层,我们会得到相反的结论:红外光被轻而易举的吸收,而可见光能穿越这些分子和颗粒。因为,如要对超越银河平面的区域进行观测,在地球上是不可能的,因为大气层对红外光遮挡性实在太好了!由此图可见,在地面上我们只能观测可见光和无线电波。像X射线和红外波段我们就得上太空才能观测到。所以,如果想要看的比银河盘更远,我们就必须把望远镜放到太空去观测我们的宇宙。幸运的是,我们已经这么干了!

下图是WISE拍摄的红外光图的绿色部分便是由高温气体组成的星系。我们来放大这张图集中到标记着IC342的这点上来看。IC342的有趣之处就在于,我们说银河系外,仙后座是最大的星系,接着第二大的是三角星座M33;让我们意外的是实际上第三大的星系就是这个IC342,而在1895年前,我们甚至不知道它的存在!上图是一张更高分辨率的IC342的图片,我们能清晰的看到它的螺旋结构。

在发现IC342的1895年,我们没有红外望远镜,更别提在太空里的红外望远镜了,但是这个星系却能在可见光中若隐若现!虽然它的光辉极其微弱,而且许多部分都被尘埃和背景辐射所遮挡。甚至连后来的哈勃望远镜所拍下的照片,在显示它全貌上也显得力不从心。如果没有银河系中尘埃的遮挡,IC342会显得更加明亮突出。隐带中存在着无数像IC342这样被我们错过的星系,许多甚至就在我们的附近。

在IC342附近,还发现了两个闪耀的星系。被发现它们的天文学家保罗•马菲命名为马菲1(椭圆星系)和马菲2(螺旋星系)。是银河系附近最亮的星系,其中马菲1是离我们最近的椭圆星系。直到1967年,我们才得以一睹它们的真容。马菲1和2。如果没有星系里的尘埃、大气里的消光层层阻挡我们的视野,或许我们只需凭借这双无力的肉眼便可看到任何地方的任何东西。宇宙的地图册。

但现在,立足于我们的方位,我们学到了什么呢——如果你想到被星系里尘埃阻挡的天体,就请红外线帮忙吧!我们有理由相信,红外天文学,将继续带给我们不尽的惊喜。

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