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发现马头星云

来源:光明网2021-11-22 14:41

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  初冬之夜,猎户座东升,它腰带下方的红宝石佩剑引人注目,这就是著名的猎户座大星云,是天文爱好者最喜欢观测的目标之一。相比之下,距离猎户座大星云不远的马头星云却是不好对付的一个目标。马头星云紧紧靠近猎户座腰带第一颗亮星“参宿一”,若用普通望远镜看去,并寻觅不到什么星云的影子,即便使用大口径道布森望远镜观察,也只能隐约看到周围枫叶般的火焰星云,那个黑色的马头依然难以瞥见。不得不佩服当年,究竟是谁如此神武英明,发现了这个极其暗弱的星云?

发现马头星云

图1. 马头星云标准照(图源:杨铭森)

  暗弱的星云,是大口径望远镜的专属。1811年,赫歇耳(William Herschel)注视着这个区域,发现似有白色云雾状天体,随即将其命名为No.25。在当时,赫歇耳拥有了世界上顶级口径的望远镜,虽然之后罗斯伯爵(William Parsons, the 3rd Earl of Rosse)造出了更大的设备,但使用率并不高。因此可以说,赫歇耳的观测代表了十九世纪目视观测的巅峰。既然目视看不清,就只能拜托照相术了。好在从十九世纪中后期开始,天体照相术发展迅速,天体摄影从最开始只能拍拍月亮和亮星,发展成可以拍摄明亮星云,甚至天体的光谱。但在那个时代,摄影术还只是目视观测的辅助,人们尚未充分认识到天体摄影将对天文学发展产生巨大的影响。

发现马头星云

图2. 赫歇耳在进行目视观测(图源:版画 Paul Fouché)

  哈佛大学天文台的皮克林(William Henry Pickering)对天体摄影情有独钟。在当时,一些望远镜已经开始野蛮进化,出现了向天体摄影优化的专业望远镜,它们拥有更大的视场,更快的焦比,更好的星象,这种设备也被称为“摄星仪”。1885年,颇有远见的皮克林让哈佛大学天文台耗资2000美元购进了一台8英寸(203mm)口径的折射式摄星仪,开始了天体摄影工作。至于谁来具体操作?皮克林认为女士胆大心细,男士则是粗心大意,相比之下女士更适合做这种整理发现性质的实测天文工作。威廉明娜·弗莱明(Williamina Fleming)本来是皮克林的女仆,也被皮克林叫来进行天体拍摄工作。果不其然,短短3年之后,弗莱明在检查一张编号为B2312的摄影底片时发现了蹊跷,这张拍摄于1888年2月6日的底片足足累积了90分钟的曝光,那惨白过曝的恒星旁边,似乎有一个黑色的马头在悄悄张望。

发现马头星云

图3. 左:站着的就是皮克林和弗莱明;右:1888年马头星云照片(图源:哈佛大学)

  然而这个黑色的马头究竟是个什么东西?是宇宙中的一片空洞?还是一个真实的天体?这在当时尚存争议。摄影术带来的疑问,还是由摄影术来终结吧。1913年,巴纳德(Edward Emerson Barnard)在一个极为通透的夜晚再次拍摄了这个黑色的马头,他将照片放大,发现马头的西边颇为明锐,而东边界线不明,那是一个黑色的轮廓投影在了背景星云之上,这意味着黑马头并非宇宙空洞,而是一个厚重的不透光星云——这正如他研究的那些暗星云一样,于是巴纳德将其命名为B33(巴纳德33)。

发现马头星云

图4. 巴纳德拍摄的底片,左侧为马头星云,右侧为人马座中的一个暗星云(图源:叶凯士天文台)

  如今,马头星云已经是天文爱好者喜欢拍摄的目标,并且依然不断有目视爱好者优化观测设备,挑战目视观测马头星云的形态。“马头星云是一个暗星云”早已成为了常识,却不知它从被发现到被最终确认历经了百年。

  参考资料

  [1] Marc W. Pound et al. , LOOKING INTO THE HORSEHEAD, The Astronomical Journal, 125:2108–2122, 2003 April

  [2] Catchers of the Light, a History of Astrophotography.,

  [3] Emilie Habart et al., The Horsehead nebula: A Beautiful Case, ESO June 2005.

  作者简介:张超,国家天文台《中国国家天文》杂志编辑,科普作家协会会员,致力于天文仪器史料收集整理工作。

  文稿编辑:赵宇豪

[ 责编:蔡琳 ]
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