当我们看到银河系外的星系照片时,我们通常看到的主要是恒星的光。但恒星远非构成星系的唯一成分。将恒星视为银河汤中的蔬菜块。
那么,它们漂浮在其中的液体就是星系际介质——不是空无一物的空间,而是充满了在恒星之间漂浮的往往很稀薄、有时很稠密的尘埃和气体云。因为星星要亮得多,所以尘埃通常是次要的。但是那些恒星诞生、回归的尘埃可以告诉我们很多关于星系内部结构和活动的信息。
现在,四张新图片已发布,显示了距离银河系最近的四个星系中尘埃的分布:大麦哲伦星云和围绕我们自己运行的矮星系;仙女座星系,一个距离250万光年的大型螺旋星系;三角星系是一个距我们 273 万光年的螺旋星系。
大麦哲伦星云。 (ESA、NASA、NASA-JPL、加州理工学院、Christopher Clark/STScI、S. Kim/世宗大学、T. Wong/UIUC)
没有尘埃和气体,我们所知道的星系就不会存在。当冷分子气体云中的致密物质结在重力作用下塌陷并吸收周围云中的物质时,恒星就形成了。当这颗恒星死亡时,它会将其外部物质连同其在其生命周期中融合的新的、更重的元素一起喷射回周围的空间。
新诞生的恒星吸收了死亡恒星的尘埃,使得后续的每一代恒星都略有不同。我们确实都是由明星材料制成– 甚至是星星。
但灰尘分布并不均匀。恒星风、银河风和重力作用都可以将星际尘埃推挤并塑造成充满空洞的复杂形状。绘制结构和其中元素的组成是理解……嗯……几乎所有事物的形成的重要工具。
这些新图像是在美国天文学会第 240 届会议上公布的,由赫歇尔太空天文台欧洲航天局于 2009 年至 2013 年间运营。在韦伯望远镜发射之前(尚未发射第一张科学图像),赫歇尔望远镜是有史以来发射的最大的红外望远镜。
小麦哲伦星云。 (ESA、NASA、NASA-JPL、加州理工学院、Christopher Clark/STScI、S. Stanimirovic/威斯康星大学麦迪逊分校、N. Mizuno/名古屋大学)
与韦伯一样,其超冷工作温度意味着赫歇尔可以观测远红外,对太空中一些最冷、灰尘最多的物体进行成像,温度低至 -270 摄氏度(-454 华氏度)左右。这包括恒星诞生的冷云和星际空间中的尘埃。
然而,它不太擅长检测更扩散的灰尘和气体。为了填补这一空白,由太空望远镜科学研究所的克里斯托弗·克拉克领导的天文学家小组使用了来自其他三台退役望远镜的数据:欧空局的普朗克和美国宇航局的红外天文卫星(新加坡税务局)和宇宙背景探索者(科比)。
结果揭示了尘埃中复杂的相互作用。氢气呈红色;这是宇宙中最丰富的元素,所以数量相当多。新生恒星用强风将尘埃吹走的尘埃空洞看起来是空旷的区域,周围环绕着绿色的光芒,表明尘埃是冷的。蓝色区域代表较温暖的尘埃,被恒星或其他过程加热。
三角星系。 (ESA、NASA、NASA-JPL、加州理工学院、Christopher Clark/STScI、E. Koch/阿尔伯塔大学、C. Druard/波尔多大学)
研究人员表示,这些图像还揭示了有关星际尘埃中发生的复杂相互作用的新信息。氧、碳和铁等重元素通常会粘附在尘埃颗粒上;在最稠密的云层中,大多数元素都与尘埃结合,从而增加了尘埃与气体的比率。这会影响灰尘吸收和重新发射光的方式。
然而,诸如恒星诞生或超新星之类的剧烈过程可能会释放出辐射,使尘埃分解,将重元素释放回气态云中。这会使灰尘与气体的比率回到气体。
赫歇尔图像显示,星系中的比率最多可以变化 20 倍。这比天文学家想象的要高得多,这是可能帮助科学家更好地理解这个周期的重要信息。
而且,它们非常漂亮。谁知道仙女座汤竟然有如此耀眼的彩虹色。