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回顧:目前僅有一張銀河系全景圖,合成得到的?其它圖片都是假的嗎

2024-06-25科學

遠古時人類認為 腳下安居的一隅就是世界的全部 ,到啟智之後認為所在的國家就是世界的全部,等到了400年前,人們第一次利用望遠鏡觀察到了宇宙星體時,才知道 宇宙竟然是如此浩渺

太陽賜予了地球光和熱,所以很長的一段時間,大家都將太陽視為 宇宙的核心 ,太陽系已經是整個宇宙了。不過隨著科技的不斷發展,我們才發現太陽不過是一顆普通的恒星,太陽系也是宇宙中幾千億個星系之中的一員, 整個太陽系都屬於銀河系

人們在把太陽系的基本情況完全探索之後,將目光放在了銀河系上,想拍攝出一張 「銀河系360度全景圖」 ,更方便天文學家研究。在架設了多台望遠鏡和發射了許多探測器之後,目前也只得到了一張銀河系全景圖,還是透過合成得到的。

那麽其它圖片都是假的嗎?沒錯,雖然它們有的看起來很真,但 那只是天文學家們預想之中的銀河系樣貌,或者是根據觀察到的其它星系的圖片進行PS和合成的

銀河系

哈伯作為紅外望遠鏡之父,在觀察到諸多星系以後,根據他們的樣子對它們進行分類和命名,由 橢圓星系、旋渦星系、不規則星系、透鏡星系 這四類組成,銀河系就屬於旋渦星系。這也是為什麽我們在看銀河系圖片時,會覺得它是一個旋渦的樣子,不同的是,細分之下它還屬於 棒旋星系 ,因為在它的正中心有一根「棒子」一樣的東西。

屬於典型棒旋星系的銀河系主要由銀心、銀核、銀盤、銀暈、銀冕構成,而整體觀察時是由中心的棒結構向外延伸,外面有多個旋臂,太陽系就處於其中的獵戶座旋臂上。舉個形象的例子,太陽系大概銀河系中心的三環位置,因此 我們對於銀河系而言實在算不上什麽特別的存在 ,只是住在三環開外偏僻地帶的普通居民罷了。

銀河系的年齡在100億年以上,這當中 恒星所占的品質在90% ,剩下由塵埃等雜質構成。 主體部份是銀盤,占銀河系總品質的85%以上 ,銀盤的形狀是扁平的橢圓形,中間厚,外部比較薄,中心是凸透鏡的樣子,直徑大概在 8.2萬光年左右 平均厚度1000萬光年

如果太陽系以250km/s的速度圍繞著銀河系的銀心進行旋轉, 完整旋轉一周大概需要2.5億年 ,足以見得銀河系到底有多大了。

在這之中分布著 2000多億顆恒星 ,它們都有各自的行星和衛星,經過天文學家觀測,太陽系這種圍繞單一恒星作公轉的星系還是比較少見的,只能說太陽系中的各個行星都非常「專一」了,不過根本原因也是 太陽的體積占太陽系的99.86% ,巨大的重力使得各行星想圍著別的星體轉都不行。

目前人們對於銀河系的探測還非常有限,我們只知道它是「活」的,一直在進行自轉運動,只不過是「較差自轉」,在這種自轉之下不同部位的角速度不同,這就意味著 處在不同旋臂上的星系之間也會有巨大的差異 。著名航海家在環球一圈的旅行當中,觀察到了銀河系的兩個伴星系,這兩個星系便以他的名字來命名,分別是大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。

如此看來, 銀河系作為囊括了千億個太陽系的巨大星系,它的構造會更加復雜 ,科學家們還曾經推斷銀河系中心存在著巨大的黑洞,這個 黑洞在不斷吞噬中心棒結構周圍的天體 。雖然銀河系可以算上我們的隔代母星系,大家對它整體的樣子一直都非常好奇,但是 想為它拍一張無死角的全身照實在是太難了!

「真全身照」

現在你開啟瀏覽器搜尋「銀河系360度全景圖」,一定會彈出無數張圖片,它們看起來是符合我們在上文中對於銀河系構造解讀的,樣子好像也符合大家心中的銀河系全貌,但是很可惜, 它們幾乎都是假的。

真正的銀河系全景圖是由斯皮策太空望遠鏡所拍攝,也不是只有1張,而是200萬張照片合成的。 在正式檢視這張合成照片之前,先為大家介紹一下拍攝它的工具——斯皮策太空望遠鏡。

大家都知道,普通的望遠鏡是無法觀察到宇宙中的天體的,只有 紅外等特殊光線的望遠鏡才能看到 。它正是目前人類發往太空的最大紅外望遠鏡,得名於天體物理學家萊曼·斯皮策,於2003年8月25日發射,到現在它向我們展示了許多五彩斑斕的宇宙圖片。

美國國家航空暨太空總署公布的這張銀河系360度全景數位圖片,這是斯皮策望遠鏡在過去十年中以各個角度拍攝的, 透過合成技術,把這200萬張照片拼拼湊湊粘成銀河系的全身照 。在這之中囊括了銀河系中50%左右的恒星,剩下的可能太小或者位置過於刁鉆,並未被拍到。這張像素大約200億的圖片, 如果要將它打印展覽的話,能鋪滿一整個足球場。

除了上文公布的這張合成全景圖以外,人類沒有能力給銀河系拍攝更多的全景圖,是因為技術不夠到位嗎?除此之外還有其他的什麽限制?

「銀河系全景假照」的成因

為什麽銀河系全景圖幾乎都是假照?因為我們逃不脫「不識廬山真面目,只緣生在此山中」的現實條件,前文有提到太陽系不過是銀河系三環外的一個小星系,人類想要拍攝銀河系的全景勢必要 站在一個可以俯瞰的角度 ,準確來說是飛出銀河系,在這之後進行拍攝。但是很遺憾, 我們現在連飛出太陽系的能力都沒有

這時一定有人說,飛出去了啊, 美國的旅行者一號不是已經飛出了太陽風的邊界嗎? 這裏我們要了解一下太陽系邊界的定義,有兩種,一種就是 以太陽風為代表 的,不過科學界更認同 以「奧爾特星雲」為代表的太陽系邊界 定義。

2020年就已經耗盡能源開始漂流的旅行者一號, 距離奧爾特星雲還有數以百倍計的距離 ,所以盡管這個說法很殘酷,但我們確實未飛出太陽系。連太陽系都沒有飛出的人類,又怎麽給更加廣袤的銀河系拍全身照呢?顯然是不可能的。

因此,我們能做的就是站在太陽系的位置,從各個角度去觀察銀河系的樣子,再結合紅外望遠鏡觀察到的其它星系模樣, 想象銀河系的樣貌,用電腦進行測繪和合成 。大家看到的多數銀河系全景照都是這麽來的,當然 其中還混入了許多其他星系的照片 ,比如仙女座星系等等。不過即使這些照片都是合成PS而來的,也並不能說它們是「完全的假照」。因為大體的結構樣貌,其 實已經與真正的銀河系有90%的相似了 ,可以滿足我們了解銀河系構造的需求。

對於不了解天文的普通人而言, 果然還是假照片看起來更加順眼 ,也更方便我們研究銀河系。由此可見,其實真假並不是特別重要,況且合成的也不能算是真正的「假照」。

不過在未來 會有更多像「斯皮策望遠鏡」一樣優秀的太空望遠鏡出現 ,也許在科技的不斷進步發展之下,它可以搭載著像 「旅行者一號」 一樣的深空探測器,飛出太陽系,甚至飛出銀河系,在那裏找一個完美的角度,給銀河系拍下來一張「全身照」。

銀河系觀測歷史

1609年時被稱為現代科學之父的伽利略將他的望遠鏡對準了銀河,這是人類第一次發現銀河系的存在,原來在這之中藏著如此多的恒星。首先對銀河系進行實際觀測,並且建立銀河系模型的人是英國天文學家 威廉·赫雪爾 。他也是天王星的發現者,一生當中 自制天文望遠鏡超過400支。

1785年時,他發表了歷史上第一個銀河系模型的圖片,認為太陽處於銀河系正中,也就是現在所說的銀星位置。顯然這一認知是有錯誤的,但是該模型中指出 銀河系是盤狀結構和後來的研究所差無幾 ,因此赫雪爾也被人們叫做 「恒星天文學之父」

這之後,人們開始對銀河系做出更多觀測,比如 卡普坦在1922年時發表的銀河系模型 ,詳細論述了 銀河系形狀、直徑以及其中包含的行星數量 。1918年美國天文學家經過研究觀察球狀星團的分布,得出了太陽系並不在銀河系中心,而是更加偏遠的地方。有了這一結論,人類對於銀河系的探究工作更加順利了一些,知道了要站在自己所處的位置以各種角度去觀察銀河系。

銀河系未來

關於地球淪陷的諸多設想中,除了有 行星撞擊、太陽膨脹、太陽老化熄滅 這些比較常見的,將格局開啟的人類,更是將目光放在了銀河系之上,銀河系的淪陷無疑代表著地球的淪陷。透過觀測,發現了鄰近銀河系的仙女星系正在不斷地靠近,可能在60億年之後,會與銀河系相撞,並且 合成一個更大的橢圓星系

這時的太陽系又該何去何從呢,沒有人知道。顯然,人類對於天體的演化還是知之甚少,銀河系的由來我們到現在都沒有搞清楚,何況是準確的未來走向呢? 地球相較銀河系,大概只是一個微小細菌的存在 ,我們在這擔憂銀河系的未來實在是沒有必要。

結語

銀河系的全景圖需要站在銀河系之外的上帝視角之下才能拍攝,也許河外星系存在的高等文明早都幫我們拍攝好並且存入文件了,期待人類能在科技發展之下, 讓探測器飛出太陽系,再飛出銀河系,帶我們看看璀璨的銀河系到底有多麽美麗