漫談深空天體

陳厚尊

如果你身邊恰巧有一位天文愛好者，也許你會時常看到他（她）好似螞蟻搬家一樣拖著沉重的旅行箱上山下鄉，去野外觀星，這時你或許會以為他們是特地去觀看什么壯觀的天象。事實上，我們頭頂的星空是很靜謐的，除了偶爾飛逝的流星，并沒有什么特別刺激眼球的東西。而他們之所以選擇在那一天出行，無非是三個因素剛好湊在了一起：晴天、無月、周末休息。這種日子對普通人來說也許只是一個曬被子的好時機，而對天文愛好者卻意味著一場期盼已久的盛裝節日。

于是問題來了：既然那天沒什么特別的天象，他們一整夜都在鼓搗些什么呢？答：他們多半在觀測深空天體。

實際上，深空天體僅僅是一個廣泛流行于愛好者圈子里的說法，現代天文學并沒有定義這樣的詞匯。早在遠古時期，曾有觀天者發現過一些不像星星的云霧狀天體鑲嵌在夜空中，隨著群星一道東升西落。它們數量不多，卻比漫天的星辰更能昭示宇宙的深邃。其中比較顯眼的有獵戶座星云，船底座星云，仙女座星云及大、小麥哲倫星云等。另有一些非常暗淡的霧斑狀天體，需要在極其優良的大氣條件下才能勉強分辨，比如位于三角座和武仙座的兩片非常暗弱的霧狀天體M33和M13，都幾乎達到了人眼夜視的極限。曾有人統計過，全天能用裸眼看到的云霧狀天體約有20個。

早期的天文學家曾將那些云霧狀天體籠統地稱為深空天體，因為它們的位置相對固定，不像行星和彗星那樣在星座間自由穿行。這說明它們不屬于太陽系，而是距離我們非常遙遠的天體。如今，天文學家不再勞心費力地為它們逐個編號、命名，因為這樣的統計工作不僅沒有盡頭而且沒有意義。美國航空航天局在20世紀90年代發射升空的哈勃空間望遠鏡隨便指向哪個方向都可以發現成千上萬這樣的深空天體。

那么，這些無處不在的云霧狀天體究竟是什么呢？這個問題直到100年前都還沒有一個確切的答案。不過，越來越龐大的觀天望遠鏡和越來越先進的天體測量手段還是為天文學家帶來了許多線索。可以肯定的是，深空天體似乎是許多類不同天體的總稱，比如疏散星團和球狀星團，它們在小型設備中往往會呈現出云霧狀，而在大型望遠鏡中卻可能被分解出單顆恒星，口徑越大的望遠鏡分解出的恒星數目越多。為了說明星團在粗糙的設備中為何會呈現云霧狀，金牛座的昴星團是一個不錯的例子。它是一個距離地球很近的疏散星團，位于北天，亮度很高，誕生時間大約在1億年前（侏羅紀時代的恐龍很可能沒見過它）。視力不佳者或巡天不仔細的人很容易將它視作一個云霧狀天體。不過，視力正常的人應該能夠在其中分辨出至少6顆成員星。有趣的是，昴星團在中國有一個綽號，叫“七姐妹星團”，說明曾有中國古代的觀天者發現了第七顆成員星。更有甚者，某些視力超群的人聲稱自己能在其中辨別出8顆以上的成員星！鑒于昴星團的亮度很高，城市中也可以觀測到，有興趣的讀者不妨在秋、冬季的時候選一個晴朗的夜晚，試試自己眼力如何。

? ? 哈勃空間望遠鏡拍攝的超深空場，攝于1998年9月至10月。為了獲得該照片，哈勃空間望遠鏡朝向杜鵑座的一個方向連續曝光了10天。其中的十字狀星點是銀河系以內的恒星，除此以外，照片里的每一片光斑都是一個遙遠的星系，而星系是最常見的一類深空天體。

無獨有偶，夏季夜空中最令人著迷的銀河看起來也是煙霧狀的，西方人曾以為那是天堂中一條用牛奶鋪就的道路。1609年，當伽利略把自制的天文望遠鏡指向銀河的時候便發現，它其實是一條由無數顆恒星組成的帶狀結構。也許是類似現象啟發了后來的天文學家，有人開始猜測天上所有的云霧狀天體都是未被分解開的星團。18世紀英國著名的天文學家威廉·赫歇爾（1738-1822） 就曾經耗費相當大的精力磨制超大口徑的天文望遠鏡，其初衷之一便是試圖將更多的云霧狀天體分解為單顆恒星，以證明其星團本質。然而最終的結果有些出人意料。的確，赫歇爾利用更大的設備成功分解了一些前人難以分解的星團，但也發現了更多更加暗淡的深空天體，其數量之多出乎所有人的預料。赫歇爾不得不將它們以1000個為一組分批出版，公之于眾。

到20世紀初的時候，天文學家手中口徑最大的望遠鏡當屬美國加利福尼亞州威爾遜山上的254厘米胡克反射望遠鏡。據說邁克爾遜曾用它測定參宿四的半徑和距離。然而，即便是這樣的巨無霸設備也只能將很少一部分深空天體分解為單顆恒星，余下的云霧狀天體則被天文學家籠統地稱為星云。至于星云的本質究竟是“星”還是“云”，它們究竟是銀河系以內的天體還是銀河系以外的星系，這些問題在當時都不甚明了。不過在此之前，有人曾發現某些星云的直徑同照亮它的恒星的亮度成正比，而另一些人則從M5 1這樣的深空天體中發現了螺旋結構存在的痕跡。美國天文學家埃德溫·哈勃（1889—1953）據此猜測前者多為銀河系內的云團，而后者則是一些距離我們十分遙遠的恒星系統。1924年，哈勃終于獲得了支持自己猜想的關鍵性證據。當時，他利用威爾遜山上的望遠鏡成功分解出了M31附近的幾顆恒星，然后利用造父變星法測定了它們的距離。他發現這些恒星距離我們都遠達數十萬光年（這個數字后來被修正到220萬光年），遠超當時已知的銀河系尺度。由此哈勃確認了第一個河外星系的存在，即前文提到過的仙女座星云。

水母星云

哈勃的發現不僅終結了天文學界關于宇宙島（即河外星系）是否存在的爭論，而且澄清了深空天體的本質。如今，天文愛好者關注的深空天體通常包含了以下8種：①疏散星團;②球狀星團;③行星狀星云;④發射星云;⑤反射星云;⑥暗星云;⑦超新星遺跡;⑧星系。下面我們分別介紹它們。

疏散星團和球狀星團

這兩類天體都是最早被發現的深空天體類型。疏散星團以前文提到的昴星團為代表。其他一些肉眼可見的疏散星團還有金牛座的畢星團（Cr50）、天蝎座的托勒密星團（M7）、南天的珠寶盒星團（NGC4755）等等。從全天分布上看，疏散星團基本都位于銀河系平面附近，在垂直于銀

河系平面的兩個銀極方向上則少有分布。事實上，疏散星團的成員看起來并不總是聚集在一起。隨著天體測量技術的提高，天文學家發現許多夜空中看似不相干的恒星實際上可能同屬一個疏散星團，只是由于星團中心距離我們太近產生的錯覺而已。這樣的天體系統被統稱為移動星群。最著名的移動星群當屬大熊座移動星群（Cr285），它的成員星包含了從北斗七星到天兔座的許多亮星。該移動星群的中心距離地球約80光年，移動方向朝向人馬座。

球狀星團以前文提到的武仙座暗弱天體（M13，武仙座大球狀星團）為代表，此外，位于人馬座的球狀星團M22也在最明亮的球狀星團之列。不過，在南半球的天空里還隱藏著兩個更大、更壯觀的球狀星團：半人馬座歐米伽星團和杜鵑座4 7星團，只是它們的赤緯較低，只適合在赤道附近或南半球觀賞。與疏散星團不同的是，球狀星團看起來更致密，尤其是核心處，幾乎不可能分辨出單個恒星。球狀星團的直徑一般在10光年左右，成員星數目可達十萬量級。目前已經發現的系內球狀星團約有150個，以銀河系核為中心呈球形分布。不過，由于我們的太陽不在銀河系中心，夏、秋兩季天空中的球狀星團數目似乎更多一些，而冬、春兩季相對較少。

行星狀星云

小麥哲倫星云星云

行星狀星云得名自它在望遠鏡中的形象，因為它們初看起來就像行星那樣，會呈現出一個細小的圓面。不過也有例外，例如寶瓶座的螺旋星云（NGC7293）在望遠鏡里看起來就有半個滿月那么大。夜空中的行星狀星云數目繁多，形狀千奇百怪，色彩斑斕，放在一起儼然就是銀河系里的一場珠寶展示會。它們的來源多為超新星爆發，有人還可以用望遠鏡在星云中心找到當年爆發

后殘留的中央星（一般是白矮星）。

發射星云、反射星云和暗星云

這實際上代表了星云存在的三種方式，前兩種是可見的，后一種則是因為不發光的巨大星云遮擋了其背后的星光，因而看起來好像是星海中間有一個神秘的空洞。最著名的暗星云當屬南十字座中的煤袋星云，人們用肉眼就可以在南半球的銀河中看見其輪廓。

發射星云和反射星云是根據星云的光譜類型來區分的，不同的光譜類型代表著完全不同的發光機制。一般來說，發射星云之所以能被看到，是因為它的附近存在熾熱的恒星或者星團，星云中的氫原子被后者加熱后發生電子軌道躍遷。當電子被氫原子核重新俘獲的時候便會向外輻射特定波長的光子。在宇宙空間里，這種輻射以656.28納米波長的紅色H-α線為主，所以發射星云看起來都是紅色的。

相比之下，反射星云的發光機制要簡單得多，它實際上就是一片被附近恒星勉強照亮的暗星云。根據瑞利散射定律，光的散射能力同頻率的四次方成正比，所以反射星云看起來基本都是天藍色的。

超新星遺跡

這類天體中有一個如雷貫耳的成員，即梅西耶星表的第一號天體：金牛座蟹狀星云。它是1054超新星膨脹至今的遺跡。它之所以著名還有另外一個原因：它是少數能被人們與歷史上已知的超新星爆發事件相結合的星云遺跡。要知道，歷史上多數有記錄的目視超新星都沒有在可見光波段留下痕跡，或者說，夜空中絕大多數的超新星遺跡都是史前時代的某次爆發留下的，比如雙子座中的水母星云就來自3萬至3000年前的一次超新星爆發。

星系

此類天體中最著名的當屬前文講到的仙女座大星系（M31），它的規模約為銀河系的2倍，距離地球254萬光年，幾乎是人類裸眼能看到的最遠物體。距離M31不遠的三角座內還有一個肉眼勉強可見的旋渦星系M33，是本星系群里僅次于M3 1和銀河系的第三大星系。除此以外，在南半球還有兩個更壯觀的河外星系，即大、小麥哲倫星云，它們都是距離我們較近的銀河系伴星系。由

于銀河系塵埃帶的阻擋，本星系群以外肉眼可見的河外星系基本都分布在遠離銀道面的地方，或者說南、北銀緯比較高的方向上。比如，北銀極附近的獅子座、后發座、室女座、大熊座和牧夫座等都是河外星系大量聚集之處。同理，南銀極附近的鯨魚座、鳳凰座和天爐座中也分布有許多著名的星系和星系團。這些星座的深空天體均以星系為主，前四類天體較少。

如此看來，單單是深空天體就有那么多有趣的目標等著人們去探索，天文愛好者自然也就每晚都忙得不亦樂乎了。