天問
|
1 NGC 1808. Credits: Jim Flood and Max Mutchler. |
2 NGC 1808. Credits: Jim Flood and Max Mutchler. |
3 NGC 1808. Credits: Jim Flood and Max Mutchler. |
4 NGC 1808. Credits: Jim Flood and Max Mutchler. |
5 University of Manchester's Jodrell Bank observatory |
6 University of Manchester's Jodrell Bank observatory |
★恆星之本★
◆前言◆
◆星系互擾◆
◆棒旋星系◆
◆恆星暴脹區◆
回到欄首
★「梅林」與哈勃的共同靶心★
◆前言◆
◆「梅林」是甚麼？◆
◆海市蜃樓◆
◆引力透鏡1938+666◆
◆引力透鏡圖解說明◆
◆背景資料之「如何觀測」◆
◆背景資料之「引力透鏡」◆
◆背景資料之「為甚麼？」◆
回到欄首
★恆星之本★
◆前言◆
哈勃太空望遠鏡（ＨＳＴ）第二代廣角行星攝影機（ＷＦＰＣ２）於棒旋星系ＮＧＣ１８０８中心附近捕獲恆星急劇誕生的「溫床」。
◆星系互擾◆
圖99021w左面的圖像是由兩個影像所合成，黑白背景是地面望遠鏡所獲得的全星系影像，中央彩色的內插圖則由ＷＦＰＣ２所拍攝，並且為星系中心的恆星誕生溫床提供證據。右圖是把星系中心位置放大。
絕大部分的旋渦星系都擁有一個較為扁平的星系盤，但這星系在地面望遠鏡中已表現不尋常，它的星系盤異常的翹曲，而且在旋臂外側盤纏著縷縷「輕煙」（由氣體及塵埃所組成，位於星系左下及右上方）。這特異的形態正暗示了ＮＧＣ１８０８可能與另一個鄰近星系互ＮＧＣ１７９２（它不在這圖像中）發生互擾。這互擾過程可能猛力地把氣體推進ＮＧＣ１８０８核心，隨而觸發一場異常急速的恆星誕生過程。
ＷＦＰＣ２內插圖是利用不同顏色的濾鏡所造成的合成圖，濾鏡把紅光及紅外光，以及由發亮的氫的光分開，最後利用偽色處理以強調星系中心附近的猛烈恆星形成區域。圖像中，紅光及紅外光呈黃色，代表了年老的恆星，而來自氫的光線則呈藍色，代表了恆星的誕生區。
◆棒旋星系◆
在ＮＧＣ１８０８星系核心兩旁，每邊都有一條由恆星誕生所產生的直線，看起來很像有一根棒把核心及旋臂連起來，所以稱之為棒旋星系。至於恆星暴脹也許是由這根棒旋轉所觸發，也可能是由物質往星系中心區流向所促成。
在恆星暴脹區裡，巨大的恆星發生超新星爆發，塵埃向外拋射，形成一條條纖維狀的塵埃線自核心向外延伸，直達較為暗淡的星系暈（暈，粵音運。星系暈位於星系盤外圍，恆星較少的空間，一般如氣泡狀包圍著星系盤）。由ＷＦＰＣ２所獲得的圖像，橫跨度大約為三萬五千光年。
◆恆星暴脹區◆
圖99021w右面的是由ＷＦＰＣ２對核心所拍攝的近攝影像，在一條條粗壯由氣體及塵埃所形成的湍流中，呈藍色的星團顯面易見，更多的星團似是隱沒在塵埃中。影像顯示了恆星很多時候都是出身於處於恆星暴脹過程中的緊密星團，而濃密的氣體及塵埃卻往往把恆星暴脹區厚厚的覆蓋著。現時所看到的最亮光點很可能是直徑達一百光年，位於星系中心的巨星團，而其他的星團直徑也有十至五十光年，整個恆星暴脹區大約有三千光年寬。
ＮＧＣ１８０８位於天鴿座，距離我們四千萬光年。
Credits: Jim Flood, an amateur astronomer affiliated with Sperry Observatory at Union College in New Jersey, and Max Mutchler, a member of the Space Telescope Science Institute staff who volunteered to work with Jim.
★「梅林」與哈勃的共同靶心★
◆前言◆
一個不列顛天文學家小組利用大不列顛的「梅林」射電望遠鏡陣及哈勃太空望遠鏡找到了「愛因斯坦環」──阿伯特．愛因斯坦於他的廣義相對論的推論中預言的引力效應。現時哈勃所獲得的影像既為愛因斯坦的概念提供一個上好的證明，同時也是首次顯示一個完完整整的愛因斯坦環，它把創造它的星系圍繞著。
◆「梅林」是甚麼？◆
「梅林」（MERLIN）是「Multi-Element Radio Linked Interferometer Network」的縮寫，即「多元射電聯合干涉網絡」，是由六台射電望遠鏡所組成的射電望遠鏡陣，分布在大不列顛相距達二百一十七公里的範圍。「梅林」是由曼徹斯特大學的焦德雷爾．班克（Jodrell Bank）天文台所負責。它的工作頻率範圍由一百五十一兆赫至二十四千兆赫。在五千兆赫，它的解像度高於五十毫秒（即一千分之五十弧秒），比哈勃太空望遠鏡還稍勝一籌。雖然它的工作波段與哈勃的完全不同，但兩者的合作卻是天衣無縫。
「梅林」射電望遠鏡陣屬大不列顛聯合王國的國家設施，由曼徹斯特大學操作，向粒子物理及天文研究委員會（ＰＰＡＲＣ）負責。相當於「甚大天線陣」（ＶＬＡ）屬於美國國家設備，而由美國國立射電天文台（ＮＲＡＯ）主理，向聯合大學負責。
◆海市蜃樓◆
這種宇宙幻影（宇宙海市蜃樓）是由巨大星系（被稱為透鏡星系）的重力場（被稱為重力透鏡）所造成，好像放大鏡般把其後面遠方的光線折曲。祇有在極其罕有的機緣之下，遙遠的天體、透鏡星系及望遠鏡三者成一直線時才會產生愛因斯坦環。
曼徹斯特大學的伊恩．布朗博士承認，當他們第一眼看到這東西時，它看似是非自然的、是假像，還以為這是某種影像的缺陷，但隨之知道他們所親眼目睹的是一個完美無瑕的愛因斯坦環。
這個愛因斯坦環相當細小，粗略的算，它祇及位於兩哩外的一個便士（penny，英國輔幣）硬幣。縱使透過這天然的超級放大鏡──整整一個巨大星系，它還是祇得一弧秒左右。由於大氣擾動，對於如斯細緻的結構，就算利用任何地面光學望遠鏡，天文學家也是難於中的。
這不列顛小組利用一百三十五哩寬的「梅林」射電望遠鏡陣去偵測遙遠的射電源，而哈勃太空望遠鏡卻在太氣層外運行，為目標天體拍照，最後把靶心揭露。在二十多個已知的星系透鏡中，它祇是其中一個而已。
布里斯托大學的天文學家馬克．布里金蕭教授於後期的評論中表示，「梅林」及哈勃已擊中了靶心！
令人啼笑皆非的是，要驗證愛因斯坦是否犯了「最大錯誤」的方法竟是為天空中有多少重力透鏡數數，當然包括了愛因斯坦環。當八十年前愛因斯坦的廣義相對論問世後，他為了要使相對論用於宇宙中，他必須要創造一種「斥力」以抵消來自十分遙遠的引力。然而，他的斥力瞬即受到其他天文學家的駁回，但現在很多現代宇宙學家估計，愛因斯坦最初的想法可能是對的，也許在不久的將來，從搜尋重力透鏡方面的結果使我們知道事實在哪兒蒙騙了我們。
◆引力透鏡1938+666◆
在ＨＳＴ影像的上方，遙遠星系1938+666受到干涉星系（呈現如一亮點，位於圓環中央）的影響而成像為愛因斯坦環。本圖是在紅外波段拍攝的，為求更能看得清楚，圖像的顏色效果是經電腦加工的。
在「梅林」射電圖中，射電源被這遙遠的干涉星系所阻隔，可是在圖的下方，一個不完整的環（或者說是一條弧線）卻顯示了這射電源並不是與透鏡星系及地球絕對的成一直線。由於這透鏡星系並沒有射電源，所以這部分的影像祇是顯示後面的信息，而不同顏色則代表不同強度。
University of Manchester's Jodrell Bank observatory
◆引力透鏡圖解說明◆
圖99022b說明了產生引力透鏡的原理。上圖的遙遠天體、透鏡星系及地球完全的成一直線，透鏡星系把後方的遙遠天體成像為愛因斯坦環；而下圖的三個天體卻祇是幾成直線，在這種情況下，透鏡星系對遠方的天體造成了複像。
University of Manchester's Jodrell Bank observatory
◆背景資料之「如何觀測」◆
由於大氣擾動對光學望遠鏡構成相當程度的影響，所以天文學家有時動用高解像度的射電望遠鏡，其一是位於新墨西哥州的「甚大天線陣」（ＶＬＡ，Very Large Array）；另一是位於大不列顛聯合王國的「多元射電聯合干涉網絡」（MERLIN）。
據估計，大約在五百個射電源（包括星系及類星體）中，祇有一個被透鏡星系所「放大」，所以天文學家還要對千千萬萬個射電源抽絲剝繭。現在，這個天文學家小組聯同國際天文組織的成員一共發現了十三個這樣的系統。
在99022a圖像中，由於射電源被光亮的遙遠星系所「埋藏」，但又不是在絕對後方，所以天文學家首先確認到的是那條不完全的環。而圖像中的「光學」圖其實祇是哈勃太空望遠鏡利用ＮＩＣＭＯＳ所拍的紅外圖像，波長相當於紅光的兩倍。由於來自遙遠星系的紅外輻射比射電輻射延展得更為遼闊，同時，有些紅外輻射是來自透鏡星系的正後方，所以最後形成了一個圓環。
◆背景資料之「引力透鏡」◆
引力透鏡不同於我們日常熟悉的透鏡（例如眼鏡），它可以產生多個影像，更可能是高度變形、扭曲及高度放大的影像。引力透鏡也相類似一些形狀簡單而有雙凸透鏡性質的玻璃或塑膠物件，例如酒杯的杯柄或杯底，我們可以透過杯底或杯柄看到後面已變形的東西。
◆背景資料之「為甚麼？」◆
透過引力透鏡，天文學家不單可以測量遙遠星系的形狀及質量，更重要的是要知道，在光學及射電圖像中是否存在著沒有「露面」的黑暗物質，還有就是對哈勃常數的測量。
所謂愛因斯坦的「最大錯誤」是指那難以理解的宇宙論常數。一九一六年，在他的廣義相對論方程式中，他引進了一種長程的力──斥力，其他天文學家瞬間指出這種斥力並不需要用作解釋宇宙的特性，愛因斯坦很沮喪的寫著：撇開這宇宙論術語吧。可是，它倒像天方夜譚中的精靈，一旦被釋放了出來卻難以把它收回。現在，很多天文學家就「祈求」宇宙論常數可以用作描述當代天文界對遙遠宇宙的觀測。
為引力透鏡數數，相等於為受干涉星系阻擋的「視線」數數，而為引力透鏡數數就是量度大尺度宇宙幾何的最佳方法。
回到欄首
