哈勃空間望遠(yuǎn)鏡

天文學(xué)教科書通常把星系描述為由閃閃發(fā)亮的恒星所組成的宇宙孤島：沉靜、孤寂、莊嚴(yán)宏偉。但星系實際上有著動力學(xué)的邊界。它們也會發(fā)生近距離邂逅，有時這樣的邂逅以大規(guī)模的融合作為結(jié)束，相撞的星系變形成古怪的形狀，其間充滿了新恒星的誕生點。為了慶祝哈勃空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)射18周年，美國航宇局公布了59幅星系相撞的圖片。這一系列圖片在前所未有的精細(xì)程度上生動地展示了碰撞的星系會產(chǎn)生怎樣錯綜復(fù)雜的多樣化結(jié)構(gòu)。

向大爆炸的起點回溯75億年的漫長時光，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到宇宙深處某個明亮的伽瑪射線暴。這個射線暴是迄今為止從地球上肉眼可見的最亮天體。3月19日，足足有將近一分鐘的時間，它的亮度相當(dāng)于1000萬個星系相加。4月7日，哈勃望遠(yuǎn)鏡的大視場行星照相機(jī)2號在這個名為GRB 080319B的巨大射線暴變暗的過程中拍下了這幅光學(xué)圖片。天文學(xué)家們希望能夠看到該射線暴所處的星系，但即便是在爆發(fā)的三周之后，這個射線暴所發(fā)出的光依然淹沒了星系本身的光。這種長時間的伽瑪射線暴在理論上是由一顆超大恒星的死亡引起的，恒星的質(zhì)量大約是太陽的50倍。

壯觀的球狀星團(tuán)半人馬座w的中心有著大約200萬顆恒星。整個星團(tuán)包括1000萬顆恒星，是圍繞銀河系運轉(zhuǎn)的大約200個球狀星團(tuán)中最大的一個。半人馬座w距離地球17000光年。天文學(xué)家對半人馬座w核心區(qū)域進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，這里可能存在一個中等大小的黑洞。

這項研究主要基于利用位于智利的南雙子望遠(yuǎn)鏡所做出的分光觀測，觀測結(jié)果表明星團(tuán)內(nèi)恒星圍繞星團(tuán)核運動的速度高于預(yù)期。造成這一現(xiàn)象的原因有好幾個，最可能的一個是星團(tuán)中心存在一個大約40000個太陽質(zhì)量的中等黑洞。該研究還使用了哈勃望遠(yuǎn)鏡的高新巡天照相機(jī)拍攝的圖像，用以精確定位星團(tuán)的中心，并測量中心部分的星光。天文學(xué)家還打算利用歐洲南方天文臺位于智利帕拉納的甚大望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行進(jìn)一步的觀測，以確定該黑洞的存在。

錢德拉空間望遠(yuǎn)鏡

左圖是錢德拉X射線望遠(yuǎn)鏡拍下的從一顆年輕恒星發(fā)出的雙側(cè)X射線噴流。這是首次從年輕恒星發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。同樣的噴流可能也曾發(fā)生在太陽的早期時候，并對早期的太陽系產(chǎn)生巨大影響。

這顆年輕恒星名為金牛座DG，位于金牛座的恒星形成區(qū)域，距離地球450光年。圖片中央明亮的X射線源就是金牛座DG，右圖左上方的噴流一直延伸到距離恒星1000億千米的遠(yuǎn)處，大約是日地距離的700倍。

對這幅圖像的細(xì)節(jié)分析顯示，遠(yuǎn)側(cè)噴流（圖中左上方）的X射線平均能量高于近側(cè)（圖中右下）。一個可能的解釋是遠(yuǎn)側(cè)的噴流中，部分低能X射線被金牛座DG周圍的盤吸收了。右側(cè)的示意圖顯示了恒星、盤和噴流的內(nèi)部區(qū)域。

從恒星本身也探測到了高能X射線，其中一部分被從盤流向恒星的噴流物質(zhì)所吸收。盤本身溫度很低，錢德拉望遠(yuǎn)鏡無法探測到。請注意恒星下方垂直方向的部分，沒有證據(jù)表明這是另一股噴流，可能只是偶然的四個光子排列到了一起。

噴流對周邊環(huán)境的影響是巨大的。其他的研究者此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從一顆典型的年輕恒星發(fā)出的X射線可能對其周圍的盤產(chǎn)生巨大影響，將盤加熱到一個很高的溫度，并使得大量粒子電離。這些X射線將以一個較低的角度撞擊周圍的盤。在金牛座DG的例子里，噴流的X射線能量與一顆具有中等X射線亮度的年輕恒星的例子相似，但從噴流發(fā)出的X射線從盤的兩側(cè)對盤的撞擊更為直接和猛烈。

日本的天文學(xué)家利用美國航宇局、日本和歐洲的錢德拉望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，銀河系中心的黑洞在300年前發(fā)出過一次非常猛烈的閃耀。

這一發(fā)現(xiàn)有助于解決一個長期以來的謎團(tuán)：為什么銀河系中心的這個黑洞一直如此平靜？這個黑洞，通稱人馬座A*，是銀河系中心龐大的怪獸，質(zhì)量相當(dāng)于400萬個太陽，但它周圍發(fā)出的輻射能量卻只是其他星系的中心黑洞所發(fā)射能量的幾十億分之一。

這些觀測揭示了接近中心黑洞的氣體云在X射線波段被點亮并迅速黯淡的過程，這是由來自黑洞外沿的X射線脈沖引發(fā)的。當(dāng)被黑洞吞噬的氣體旋轉(zhuǎn)著落向黑洞中心的時候，會被加熱到幾百萬度，并發(fā)出X射線。堆積在黑洞附近的物質(zhì)越多，發(fā)出的X射線就越明亮。

這些X射線脈沖經(jīng)過300年的時間從中心黑洞來到一個被稱為人馬座B2的巨大氣體云。X射線與鐵原子相撞，把距離原子核較近的電子撞開。當(dāng)較遠(yuǎn)的電子落向原子核的方向，來充滿這些能級的時候，就會發(fā)出X射線。但一旦X射線脈沖通過了這里，氣體云就再次黯淡下來，恢復(fù)原本的亮度。

斯必澤空間望遠(yuǎn)鏡

在斯必澤空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的一幅新圖像中，數(shù)百萬顆恒星組成的星團(tuán)像一顆熠熠生光的寶石出現(xiàn)在星空中。

這個閃光的恒星部落名叫半人馬座w，有點像一個迷你的星系。它是圍繞銀河系運行的超過150個同類天體中最大、最亮的一個，這樣的天體一般被稱為球狀星團(tuán)。緯度較南的觀察者可以憑肉眼在半人馬座看到這個由恒星組成的珠寶盒。

可見光波段的觀測突出了這個星團(tuán)里密集的恒星，而斯必澤望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測則揭示了遍及這一區(qū)域的被更多塵埃包裹、演化更完全的恒星。

天文學(xué)家們認(rèn)為，現(xiàn)在他們已經(jīng)可以看到哪些恒星形成了塵埃，也初步明白了這些塵埃的形成過程，還有當(dāng)恒星拋出物質(zhì)之后，這些物質(zhì)的去向。但讓他們奇怪的是，斯必澤望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的這些包裹著塵埃的恒星比預(yù)期要少。

球狀星團(tuán)是宇宙中最老的天體之一，其間的恒星超過120億歲，并且在大多數(shù)情況下，是在宇宙的童年時期一次性形成的。半人馬座w是一個特殊的例子，組成它的恒星年齡參差不齊，金屬和重元素含量也有所差異。天文學(xué)家們認(rèn)為，這說明半人馬座w的成因與其他球狀星團(tuán)有所不同：它有可能曾經(jīng)是某一個矮星系的核心，其外圍恒星在多年前被銀河系的引力掠奪而分離。

在這張半人馬座w的新圖像中，紅色和黃色的點是斯必澤望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的恒星。這些恒星演化更充分、更大、包裹著更多的塵埃，通常被稱為紅巨星。標(biāo)記為藍(lán)色的恒星位于演化過程中的更早期，與我們的太陽類似，在斯必澤望遠(yuǎn)鏡的紅外視野和光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的觀測波段都能夠看到。圖中某些紅點是遙遠(yuǎn)的河外星系。