理科直男的情人节礼物,就是要够硬核

作者: 环球科学

来源: 环球科学

发布日期: 2019-02-14

本文介绍了理科直男的情人节礼物,通过天文学的角度,描述了宇宙中各种形状的星云和星系,如蔷薇星云、心脏星云、触须星系等,以及冥王星上的心形区域和Arp 147星系中的黑洞,展示了宇宙中的浪漫元素。

理科直男的情人节礼物,就是要够硬核。在5000光年外,一朵红玫瑰正在绽放。蔷薇星云(Rosette Nebula,又名Caldwell 49),位于麒麟座,直径约130光年。在这团酷似玫瑰的星云中心,是名为NGC2244的疏散星团;4个星云(NGC2237、NGC2238、NGC2239、NGC2246)环绕其周围,构成了“玫瑰”的花瓣。

早在1690年,英国著名天文学家John Flamsteed就观测到了NGC2244。不过,受制于当时的观测条件,他并没有发现周围的星云。直到100年后,另一位英国天文学家William Herschel才注意到蔷薇星云。“玫瑰花”的出现,中心的疏散星团发挥着关键作用。试想,如果没有形似花芯的孔洞区分于周围的气体云,这只会是一坨乱糟糟的普通星云。那么,中间的“花芯”是如何形成的?

在疏散星团NGC2244中,有超过2000颗年轻恒星。这些恒星产生恒星风,将周围的尘埃和气体云吹走,留下巨大的“气泡”结构。除了绽放的蔷薇星云,在距地球大约1000光年的仙王座,还有一朵含苞待放的玫瑰——Sh2-174。与不断有新恒星诞生的蔷薇星云不同,Sh2-174是一团垂死的行星状星云——中心的恒星进入生命末期,演化为白矮星;同时,它抛射出大量尘埃和气体,构成圆盘状的星云。

有趣的是,一般情况下,白矮星都在行星状星云的中心区域;但在Sh2-174中,白矮星却位于星云最右侧(图片蓝色区域内),这可能是受到星云与星际间物质作用的影响。在7500光年外的仙后座,一颗直径近200光年的炙热“心脏”正在跳动。这团心形的星云名为心脏星云(Heart Nebula),根据星云索引规则也被命名为IC 1805。

1787年,英国天文学家William Herschel首次观测到明亮的“心脏”尖端,心脏星云自此进入人们的视线。心脏星云独特的外形与火红的颜色,要归功于其中心区域的疏散星团Melotte 15释放的辐射。Melotte 15包含了几颗质量接近太阳质量50倍的明亮恒星,以及众多质量较小、光度较低的恒星。在距心脏星云大约500光年处,灵魂星云(Soul Nebula,图片左侧)与之遥相呼应。

在更遥远的4500万光年外,两个星系(NGC 4038和NGC 4039)交互构成的触须星系(Antennae Galaxies),同样有着类似爱心的外貌。这颗心的直径更是长达数万光年!据推测,这两个星系最初只是类似银河系的普通旋涡星系。但当它们在数百万年前相遇,舞会开始了:在引力的影响下,它们扭动着身躯,最终扭曲成今天我们看到的样貌。在我们的太阳系中,也有一颗精致的爱心。

2015年,“新视野”号探测器拍下了这张冥王星的大头照。在冥王星表面,一块横贯1590千米的心形明亮区域尤为醒目。“新视野”号团队将其命名为“Tombaugh Regio”,以此纪念冥王星的发现者Clyde Tombaugh。

Tombaugh Regio东西两部分的构成截然不同:西叶平坦,是由固态氮、一氧化碳、甲烷组成的冰层,边缘地区还有冰川移动的痕迹;东叶地表看上去坑坑洼洼,科学家推测,西叶的氮通过大气传输,在东叶以固态沉降。冥王星的心形结构不仅好看,还为研究冥王星的地质活动提供了重要依据。Arp 147是一对相互作用的环形星系。

当图中的两个星系接触时,如同将一枚卵石投入水中时激起层层涟漪,右侧的星系受引力影响,形成一圈环形星系,如同一枚戒指。这些短命的大质量恒星在数百年的生命历程中,显现出蓝色。而这枚“戒指”上的颗颗“钻石”,其实是星系中的黑洞。这些恒星死后,或是以超新星爆发,或是形成黑洞。环形星系中的黑洞虽然无法被哈勃望远镜拍下,但钱德拉X射线天文台却能捕捉黑洞的踪迹。

科学家将两台望远镜拍摄的图像叠加,就得到了这颗4.3亿光年外的巨型“钻戒”。

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