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宇宙之精彩天体七

 负鹏载舟 2014-06-27
(科普2013-06-24 18:58:13)

宇宙之精彩天体七
离我们20亿光年远的星系团Abell 1689,是宇宙中最大质量的天体之一。在下面这幅由哈勃望远镜先进巡天相机所拍摄的影像里,Abell 1689正如同爱因斯坦重力理论所预测的,扭曲了它后面星系所发出的光,产生了多个变形的影像。天体巨大重力透镜效应的强度和它的质量有关,不过影像中这群泛黄星系的可见物质,只占造成这些背景星系弧状影像所需要质量的百分之一而已!事实上,造成这种宇宙空间扭曲,并产生这种重力透镜效应的大部份质量,是一种仍然很神秘的暗物质。我们估计星团的主要重力来源是不可见的暗物质,完全是来自观测它们所扭曲的背景星系影像,以及它们如何把影像会聚成影像弧。观看这样的图像,一定要认真仔细哟。

宇宙之精彩天体七
星系团的合并,通常要历经数十亿年的时间。下面这张X射线波段影像中的天体叫做Abell 2142,它是两个巨大的星系团合并后产物,它也是现知宇宙中最大质量的天体之一。 这张假色照片显示出Abell 2142核心附近,温度高达5000万度的云气分布情形。而它的中心云气周围的温度,还要高出两倍。这些高温的云气,一般相信是星系团碰撞的产物。而让天文学家对Abell 2142特别感兴趣的是,真正位于中央的云气相比较之下温度却并不高。在这张图里,我们只能看到星系团碰撞过程的一小片段。星系团到底如何形成和合并?在目前,仍然有许多尚待解答的问题。

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重力可以将光线弯曲,使得一个巨大的星系团具有透镜的效果。在这一张由哈伯太空望远镜所公布的照片中,几乎所有明亮的天体都是一个星系,也几乎都是一个叫做Abell 2218星系团中的成员。这个星系团是如此的紧密,而且拥有巨大的质量,以致于它的重力可以将位于它后面的星系所发出的光线弯曲并聚焦成像。图中变形的长弧状影像是星系团后方星系的多重影像,这种透镜效果就像透过一瓶酒来看远方的街灯一样。星系团Abell 2218是位于北方的天龙座,与地球相距30亿光年。由于这个星系团的重力效应,使得天文学家在最近得以测得一个红位移为5.58的星系,也就是目前所测得最遥远的星系。在图中,这个仍处于婴儿时期的年轻星系是位于星系团核心的右下方,它的影像只是隐约可见而已。白色圈圈内可以隐约看到三个目前观测到的最遥远的星系或类星体。

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Abell 2390星系团(上半图)和MS2137.3-2353星系团(下半图),距离我们约有20亿光年远。上图右半方的影像,是哈勃太空望远镜所拍摄的假色照片,而相对应的左半方影像,是由钱卓拉X射线观测站所拍摄的X射线影像。虽然哈勃望远镜的影像中,可以看到数量众多的星系,但在X射线影像里,这些星系的踪影却无处可寻,只见到一团温度有数百万度,而且会辐射出X射线的炽热星系团云气。除了表面上的差异外,这些观测其实还含有更重大的谜团呢。因为右方影像中星系的总质量加上左方云气的质量,它们所产生的重力,并不足以让这团炽热云气乖乖地留在星系团之内。事实上再怎么细算,这些质量只有“必要质量”的百分之十三而已!在右方哈伯望远镜的深场影像里,重力透镜效应影像也指出造成这些幻像所需要的质量,大于哈勃望远镜和钱卓拉观测站所直接看到的。天文学家认为,星系团内大部分的物质,是连这些灵敏的太空望远镜也看不到的“ 暗物质”。可是这些宇宙暗物质是什么呢?

 

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星系团Abell 2597距离我们有数十亿光年,它是个典型的大星系团,具有数以千计的星系成员,而星系团也沐浴在温度为数百万度的X射线云气里。下面这张由钱卓拉观测站所拍摄的影像,清楚地呈现出这团炽热云气位在星系团的中心区,而且云气有两个黝黑的大洞,一个在星系团中心的右下方,另一个在左上方。Abell 2597的空洞大小在六万光年左右,足以装下半个银河系。这些空洞一般认为是一亿年前,一次源自星系团核心超级大黑洞的爆炸所留下的遗迹。不过,这两个暗黑巨洞内并不是空无一物,否则它们很久以前就会塌陷呢。空洞内应该充满炽热的气体、高能量粒子和磁场,它们和香槟内冉冉上升的气泡很相似,不停地扩张和远离星系团中心。在星系团存在的期间,这类爆炸事件会一再发生,产生一系列的空洞,同时把磁场推离星系团的中心区。最近在电波波段所进行的观测显示,在这个一亿年前的爆炸后,Abell 2597的核心又发生了另一个爆炸事件。

 

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恒星AFGL 2591的年龄估据只有100万年,远比我们太阳的50亿年要年轻的多。天文学家发现,年轻且大质量的AFGL 2591,正在吹出它表面含有大量尘埃的外层气壳,而在过去的一万年之中,已经形成了一个直径大约是太阳系500倍的星云。下面这张红外光波段影像,是由挂在大口径的双子北方望远镜上的近红外光影像仪(NIRI)所拍摄。这张影像,显现出在可见光波段被尘埃所盖住的一些特征。例如,仔细检这张影像,可以看到至少有4个扩张中的环状结构,表示这颗恒星喷发的机制可能很特殊。AFGL 2591位在北天的天鹅座内,距离我们约有三千光年。

宇宙之精彩天体七
这一对耀眼的星系是位于好远好远的的地方,离地球大约有3亿5千万光年那么远。它是位于南天的剑鱼座内,目录编号为AM0500-620。在后面的椭圆星系与在前面的漩涡星系,正是宇宙中三种主要星系类型中的两个典型代表。正如我们所在的银河系一般,在漩涡星系的盘面上,星际气体、尘埃、以及蓝色的年轻星团正刻划出壮丽的漩涡臂。在这张由哈勃太空望远镜所拍摄的照片中,可以清晰的看到沿着漩涡臂的尘埃暗带,扫过椭圆星系前面的情景。与漩涡星系的中央突起部分类似,由于更多无序运动的恒星,使得椭圆星系的形状有渐渐地演变成球状的趋势。在漩涡星系中,会产生新的恒星;但是恒星的诞生在缺乏星际气体与尘埃的椭圆星系中,却已经停止了。星系在宇宙中是如何演化的呢?愈来愈多的证据正显示出,在这些优雅的星系形态背后,正隐藏着它们过去一段动荡不安的历史。

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这幅迷人的景观,是由哈勃太空望远镜的先进巡天相机所拍摄的,影像中遥远星系形成美丽的背景,而主角是饱受扰动的螺旋星系Arp188,它也被昵称为蝌蚪星系。这只宇宙级的蝌蚪位在北天的天龙座内,距离我们只有4亿2千万光年远。它引人注目的尾巴是由许多巨大明亮的蓝色星团所组成,长度大约有28万光年。为什么它会长出这么怪的尾巴呢?有种说法是曾经有个小而密实的星系从它的前方由左到右闯过,然后被蝌蚪星系的重力甩到后方去。在靠得很近的时候,潮汐力把这个螺旋星系的星星、云气和尘埃拉出去了一些,形成一条很怪异但是很壮观的长尾。那个闯了祸的星系,据估计位于蝌蚪星系后方约30万光年的位置,透过左上方漩涡臂的缝隙就可以看见它。和地球上同名的动物相似,随着蝌蚪星系的年龄增加,它的尾巴很可能也会消失,而位在长尾的这些星团,会聚集成这个大螺旋星系的小卫星星系。

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天文图鉴中的阿尔普295,是由星星与气体所形成的一道桥,横跨将近25万光年,连接起两个独特的星系。这星系间的桥梁,以及延伸到图右下的尾巴,强烈地说明它们过去曾经非常接近地擦身而过,因为受到彼此的重力拉扯所引起剧烈的潮汐力,产生羽状的特征。这样的作用持续数十亿年,不断地互相接近,最终会合并两个星系,形成更大一个星系。虽然这个情节听起来很特殊,其实星系间的合并是非常平常的事,阿尔普295正处于这样不可避免的过程中的初期。阿尔普295距离2亿7000万光年远,位在宝瓶座,是松散星系团中最大的一对,这张彩色影像是由美国亚利桑那州的USNO一米望远镜在九月所拍摄的。

宇宙之精彩天体七
这是一个星系还是两个啊? 当1950年天文学家偶然发现这个不寻常的河外星系天体后,这个问题就浮现在大家眼前。外围显著的环主要由明亮蓝色恒星所组成,而中心处的圆球主要的成员是许多可能较老的偏红恒星。介于两者之间的则是一道几乎完全黑暗的暗隙。这样的天体是如何形成的,至今仍旧不为人所知,虽然这些类似的天体已被识别出并归类为一种环状星系。此种星系的起源假说包括:在数十亿年前所发生的星系碰撞,或者是一个具有不寻常形状的星系核在紊乱重力作用下所产生的。照片是哈勃太空望远镜在2001年7月拍的,呈现出这个天体前所未有的细节,也许会让我们取得更深入的了解。这个天体横亘了十万光年,与我们的银河系关东多。它位于北天的巨蛇座内,距离约为6亿光年。很巧的是,在暗隙的一点钟方向恰好有另一个环状星系,那个可能位于宇宙更遥远的深处。

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