我们现在经常会看到某个天体的名称是M打头的,例如:M87星系,这个是我们拍黑洞的那个星系,还有M31,这是我们熟悉的仙女座星系,这时你可能要问,这前面的M啥意思?今天我们就说下,一个小时候想成为“彗星猎手”的天文学家,是如何编制出M系列星表的?

被误认为彗星的深空天体

18世纪中叶随着望远镜技术的持续进步,天文学家们目睹了许多从未见过的新鲜事物。除了新发现的一大批卫星,人们还见到了数十万颗用肉眼无法看到的暗恒星。此外,寻找彗星的活动也方兴未艾,在当时,拿着望远镜观天的人都是些有钱而且有闲时间的人,是一种高档次的兴趣爱好,这些人被称为“彗星猎手”。

当彗星离太阳尚远时,它在望远镜里看来只是一个模糊、黯淡、弥散的小光班,并没有大家通常印象中的那种醒目的尾巴,彗尾要等到彗星离太阳比木星离太阳更近的时候才会出现。处于这种阶段的彗星之所以能被识别出来,是因为它的位置相对于背景恒星会有所变化,只要连续数天进行观察即可发现这种改变。

不过,也有不少“彗星猎手”在花费很多个夜晚持续观察一个疑似“替星”的光斑之后遭遇挫败:无论观察多久,这颗“彗星”总是原地不动。其实,这种天体在当时叫“星云”,如果你不慎把星云当成了替星,并为此付出很多精力去追踪,最后的结果就只有接受大自然对你开的这个玩笑。立志成为“彗星猎手”的梅西耶如何转念编制深空天体表

1744 年大彗星引发轰动时,有个13岁的孩子也为之惊讶和痴迷,他的名字叫查尔斯·梅西耶(Charles Messier)。此后的十四年里,他努力学习相关知识,成了一位天文学家,准备迎接即将在1758年发生的、由哈雷预测出的那次大替星的回归。他在用望远镜搜寻尚在远方的哈雷替星时,同样找错了对象,遭遇了前面说到的那种挫败:他看到了一个模糊的光斑,但持续跟踪观测后才发现这个目标根本不会动,他这才意识到这个光斑不可能是哈雷彗星。

今天我们知道,这个光斑正是蟹状星云,它是1054年那次超新星爆发事件留下的残迹。而在当时,不可能有人提前告诉梅西耶这些事情,他也就不可避免地在这个目标上白费了力气。

虽然梅西耶毕生发现了 13颗新替星,但他对天文学的最大贡献源自如何避免这些“假彗星”。他编定的《梅西耶目录》是第一份汇总和描述了那些拥有固定位置的深空模糊天体的列表。他制作这个列表的初衷,显然是帮助其他“替星猎手”分辨和避开一些可能被误认为彗星的固定天体目标,但这个列表的意义后来远远不止如此。

被他记录的这些天体,如今已经知道是由许多疏散星团、球状星团、恒星遗迹、恒星形成区域、螺旋星系、椭圆星系等组成的大集合。尽管梅西耶当时肯定没有意识到这些天体正好可以作为证据,证明在我们的太阳系甚至银河之外存在着一个极为广大的宇宙,但在现代天文学中,这些天体中的每一类都已经有了明确的含义和科学价值:

M6疏散星团

疏散星团:恒星并不是零星地各自形成,它们通常成百上千个为一群,一群群地诞生于螺旋星系的“盘面”中。在我们很河系中,绝大多数的疏散星团都处在星系的“盘面”附近,其年龄则从较新的几百万年到较老的数十亿年不等。

M4球状星团

球状星团:这种星团每个大约含几十万颗恒星,而且不只分布于银河系的盘面上,在盘面之外也很多,都绕着银河系的中心运动。这种星团里也含有很多目前已知的最年老的恒星,其成员星中只有那些高温的、质量很大的蓝色恒星才是相对较晚形成的。

M97恒星残骸

恒星残骸:包括行星状星云和超新星遗迹。这是一些已经结束了自己生命的恒星,但其“死亡”时间距目前尚不算很久远。这些逝去的恒星残留下来的核心部分变成了白矮星、中子星或黑洞,而其抛射出的外层物质正在逐渐散逸并回到星际空间。

M21恒星形成区域

恒星形成区:只有这种天体才能称得上真正意义上的“星云”,因为它们是分子和离子组成的稀薄的气体。这些星云的内部正在孕育新的恒星,在数千万年之后,目前被这些稀薄的气体包裹着的新恒星将最终把星云物质耗尽并吹散。新诞生的恒星们温度非常高,此后会形成类似疏散星团的结构。

M74和M86

螺旋星系和椭圆星系:这是目前宇宙中各种星系里最主要的两类,人类直到20世纪才搞清楚它们其实是位于银河系之外的独立星系。每个星系通常会含有上千亿颗恒星(甚至更多)。螺旋星系的众多成员星组成了一个盘形,并带有螺旋形的触手状结构,称为“旋臂”;椭圆星系的成员星组成了一个扁椭圆体,在核心处最厚,越靠边缘越薄。梅西耶之后的深空观测,拉开了近代天文学的序幕

梅西耶留下的这个深空天体目录只包括一百多个天体,但后续的望远镜观测发现了更多这样的目标,其数量相当巨大。这事要从1781年说起:这一年,威廉·赫歇尔(William Herschel)在望远镜中发现了一个明亮的蓝色小圆盘状天体,它不会闪烁,这就说明它不是普通的星星。随后的研究证实,这是远在土星轨道之外的一颗新的大行星——天王星。

赫歇尔以这一成就得到的直接回报是一台直径超过1米的大型望远镜,这个口径在当时是创纪录的。赫歇尔用这台大望远镜观测发现,梅西耶目录里所记载的天体只是同类天体里比较亮的一小部分,在深空中,至少还有几千个类似的天体。发现这些天体,只用了赫歇尔几年的时间。

利维坦望远镜

技术还在不断改进和发展。更大的镜身、更高品质的光学器件,以及天文摄影术的起步,让许多新发现接踵而至。人们由此知道了许多恒星形成区蕴含着成团的恒星,而且在宇宙空间中分布极广,即便到了原有视野的界限之外也依然如此。许多球状星团里的成员星已经可以被单独分解成像,让我们可以逐颗研究其性质。

在19世纪之初,人们知道了小行星的存在,而到了19世纪中期,人们已经知道有许多小行星构成了一个环带。1846年,天王星轨道之外又发现了一颗大行星,那就是海王星。当望远镜的口径继续增大,通过它看到螺旋状的星系的旋臂也不成问题了,

而到了 1887年,照相技术在天文上的使用为我们揭示了人眼本不可能看清的螺旋星云的全貌。关于这些螺旋状的星云的本质,当时主要有两派看法:占据多数的一派认为它们是银河之内的一些恒星形成区,而占少数的另一派则认为它们是远在银河之外的“宇宙岛”。关于这个问题的讨论,直接导致了现代天文学呼之欲出。

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