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本文转载自公众号 “星空天文网”。 猎户座大星云：威尔逊山天文台里奇60英寸望远镜摄于1908年。Cynthia Hunt / Dan Kohne 圣诞节清晨，天气晴朗，第一缕曙光还没有射入5700英尺以下的洛杉矶城区。乔治·威利斯·里奇（George Willis Ritchey）正在威尔逊山山顶拍摄“猎户座大星云”。他拍摄的影像极为壮观，前所未见。在将近四个小时内，里奇一直站在巨大的铁架望远镜基座上，对这台机械进行精密调节，以使其追踪在夜空中随地球自转而移动的星云。 这一年是1908年。里奇设计的这面60英寸反射镜，是当时全球最大、最有威力的。巨大的曲面镜收集着星云的光线，射入的光子缓慢地使玻璃摄影底板上的乳剂感光。底板的大小和iPad差不多。经过助手的处理，底板最终变成了负片。然后被标上“Ri-0”字样——成为这台尖端设备获得的首幅科学影像。 天文档案：美国加州帕萨迪纳卡内基天文台，这些抽屉里保存着20多万份古老的天文摄影底板。Cynthia Hunt / Dan Kohne 今天，Ri-0作为20多万份天文摄影底板之一，被保存在加州帕萨迪纳卡内基天文台的档案馆里。这些摄影底板来自威尔逊山、帕洛马（Palomar）（圣地亚哥附近）、拉斯·坎帕纳斯（Las Campanas）（在智利）和伍德（Kenwood）（芝加哥）天文台，拍摄于1892年至1990年代之间。它们大小不一，小的一厘米见方，大的和电脑屏幕差不多。 这里保存的资料之多在全美位居第二，其中包括了过去一个世纪内最为重要的天文观测记录。这些影像启发了埃德温·哈勃（Edwin Hubble）得出宇宙膨胀的结论，引导着乔治·埃勒里·海耳（George Ellery Hale）发现太阳磁场，还为恒星和星系的形成理论提供了实证依据。 下面是一些最著名，也最令人惊叹的作品。 太阳磁场
1908年早期，太阳天文学家和望远镜工程师乔治·埃勒里·海耳通过改动某些特殊类型的摄影底板，使其对红色（长）波段光线敏感。他对在H-alpha红色波段上进行太阳观测尤其感兴趣，因为这个波段能够呈现恒星大气的重要特征。经过一个月的技术完善，他获得了首帧清晰的太阳影像。影像中，太阳黑子周围出现了奇怪的涡状特征。海耳把这些特征叫作“谱斑（flocculi）”。虽然他最初错误地把这些谱斑当成了飞舞电子产生的气体旋风，但是这一发现最终还是引导他得出了正确结论——由太阳产生的磁场。
海耳用分光镜来寻找太阳磁场的直接证据。分光镜能够把阳光分解为一系列谱线。为了能看到其中的细节，海耳把一个巨大的30英尺分光镜安装在威尔逊山全新的60英尺太阳望远镜下方水泥井中。然后在一块7英寸长的玻璃板上对谱线进行成像。他获得的结果和上面这块制作者未知（也许就是海耳本人）的底板差不多。在把黑子谱线和太阳表面谱线进行比较后，他发现黑子谱线会被分解为多条，并使光线产生偏振。（上图中，被分解的谱线被标记为K和H。）这种分解，被称为“塞曼效应（Zeeman effect）”，第一次确认地球之外存在磁场。 哈勃著名的“VAR！”
1923年秋天的一个夜晚，埃德温·哈勃对当时所谓的仙女座“星云”进行了45分钟的曝光。当时的天文学家对这些望远镜中的旋涡状天体，即当时所谓的“星云”究竟是银河系中的小星团，还是遥远的“岛宇宙”争论不休。哈勃想要完成的，就是一劳永逸地平息这些争论。 底板冲洗出来后，哈勃以为他在仙女座“星云”的某条旋臂外围发现了一颗“新星（nova）”，也就是恒星的一种爆发现象。他将其标注为“N（新星的缩写）”。但与不同时间的底板进行比较后，他意识到这其实是一颗“造父变星（Cepheid variable）”，一种光度会周期性变化的恒星。在测算了它的周期，并研究了它和其它变星的光度关系后，哈勃算出了它和我们的距离。由此发现，仙女座“星云”其实是一个由恒星构成的巨大天体系统，且远在银河系之外。哈勃兴奋地在原先的“N”标注上打了个叉，并在旁边写上了”VAR！（变星的缩写）”
哈勃随后又给仙女座“星云”拍了许多照片，试图通过研究更多造父变星，来证实他的发现。和当时的许多天文学家一样，他在底板上做了很多标注——他用圆圈和箭头标出了许多有待证实的造父变星、参考星和值得注意的天体。他在标注已经证实的变星时，似乎难耐兴奋之情，会在后面打上感叹号。在这块摄于1924年早期的底板上，我们可以在左下角看到哈勃标注的“V4！！！（意为第4颗变星）”。 “天啊，全是星！”
虽然哈勃证实仙女座“星云”其实是一个内含几千亿恒星的巨大星系，人们分辨出星系中心致密区域的恒星还是要等到二十年后。上面这块5乘7英寸的摄影底板，出自一个特殊环境。 1943年，二战正酣。天文学家沃尔特·巴德（Walter Baade）正在威尔逊山工作。作为一个生活在美国的德国人，巴德无缘参战，只能每夜凝视洛杉矶的天空。战时的灯火管制让他获得了完美暗夜。一天晚上，他将天文台的100英寸望远镜指向了仙女座星系，首次获得了星系核球中辨别出的恒星影像。这次拍摄为巴德将恒星分为两大类奠定了基础：一类是星系旋臂中的年轻炽热恒星，另一类是星系中心处的年老较冷恒星。 将近一个世纪后，这块底板仍然令人惊叹。NASA宇航员简·格雷比（Jane Rigby）2015年到卡内基档案馆参观时，曾用放大镜仔细欣赏了这块底板。当时她惊呼：“天啊，全是星！” 奇特星系中的超新星
后期天文学家霍尔顿·“奇普”·阿尔普（Halton “Chip” Arp）以其1966年的《不规则星系图谱》著称。图谱中收录了他拍摄的几百个外形和行为奇特的星系。其中之一就是所谓的“史蒂芬五重奏”（Stephan’s Quintet）。这是五个处于紧密互动和冲突过程中的星系，距地球约3亿光年。图谱发表五年后，一块由圣地亚哥帕洛马天文台拍摄的摄影底板引起了人们的注意。阿尔普在其中发现了一颗超新星（右图中标有“SN”（超新星的缩写）字样的即是）。这颗超新星在被拍到前已经爆发了一个月。（图中其它箭头指向的是参考星，阿尔普用这些恒星来计算超新星的空间座标。）而早前拍摄于1964年的照片中（左图），显然没有这个亮点。 大规模星系巡天
从1970年代晚期到1980年代早期，在哈勃曾经的助手艾伦·桑德奇（Allan Sandage）和一些合作者的主导下，人们进行了首次针对室女座星系团的全面巡天观测。这些星系是一个超星系团的核心成员，银河系就属于这个超星系团。为了完成这次巡天，天文学家制作了67块巨大的摄影底板，这些底板的每一块都有20英寸见方，总共拍摄了2096个星系并编录在册。上面这帧影像显示的只是底板的一小部分，由桑德奇于1980年在智利拉斯·堪帕纳斯天文台完成。他非常细心寻找、测量这些星系，并用红笔和绿笔在底板上把它们的编号和星等一个个标了出来。 Cynthia Hunt 文 / 老孙 译 / 寒冬 校 这里是“科学美国人”中文版《环球科学》服务科研人的微信号“科研圈”。想知道我们都干些啥，可点击阅读原文查看历史消息。
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