我們現在經常會看到某個天體的名稱是M打頭的,例如:M87星系,這個是我們拍黑洞的那個星系,還有M31,這是我們熟悉的仙女座星系,這時你可能要問,這前面的M啥意思?今天我們就說下,一個小時候想成爲“彗星獵手”的天文學家,是如何編制出M系列星表的?

被誤認爲彗星的深空天體

18世紀中葉隨着望遠鏡技術的持續進步,天文學家們目睹了許多從未見過的新鮮事物。除了新發現的一大批衛星,人們還見到了數十萬顆用肉眼無法看到的暗恆星。此外,尋找彗星的活動也方興未艾,在當時,拿着望遠鏡觀天的人都是些有錢而且有閒時間的人,是一種高檔次的興趣愛好,這些人被稱爲“彗星獵手”。

當彗星離太陽尚遠時,它在望遠鏡裏看來只是一個模糊、黯淡、彌散的小光班,並沒有大家通常印象中的那種醒目的尾巴,彗尾要等到彗星離太陽比木星離太陽更近的時候纔會出現。處於這種階段的彗星之所以能被識別出來,是因爲它的位置相對於背景恆星會有所變化,只要連續數天進行觀察即可發現這種改變。

不過,也有不少“彗星獵手”在花費很多個夜晚持續觀察一個疑似“替星”的光斑之後遭遇挫敗:無論觀察多久,這顆“彗星”總是原地不動。其實,這種天體在當時叫“星雲”,如果你不慎把星雲當成了替星,併爲此付出很多精力去追蹤,最後的結果就只有接受大自然對你開的這個玩笑。立志成爲“彗星獵手”的梅西耶如何轉念編制深空天體表

1744 年大彗星引發轟動時,有個13歲的孩子也爲之驚訝和癡迷,他的名字叫查爾斯·梅西耶(Charles Messier)。此後的十四年裏,他努力學習相關知識,成了一位天文學家,準備迎接即將在1758年發生的、由哈雷預測出的那次大替星的迴歸。他在用望遠鏡搜尋尚在遠方的哈雷替星時,同樣找錯了對象,遭遇了前面說到的那種挫敗:他看到了一個模糊的光斑,但持續跟蹤觀測後才發現這個目標根本不會動,他這才意識到這個光斑不可能是哈雷彗星。

今天我們知道,這個光斑正是蟹狀星雲,它是1054年那次超新星爆發事件留下的殘跡。而在當時,不可能有人提前告訴梅西耶這些事情,他也就不可避免地在這個目標上白費了力氣。

雖然梅西耶畢生髮現了 13顆新替星,但他對天文學的最大貢獻源自如何避免這些“假彗星”。他編定的《梅西耶目錄》是第一份彙總和描述了那些擁有固定位置的深空模糊天體的列表。他製作這個列表的初衷,顯然是幫助其他“替星獵手”分辨和避開一些可能被誤認爲彗星的固定天體目標,但這個列表的意義後來遠遠不止如此。

被他記錄的這些天體,如今已經知道是由許多疏散星團、球狀星團、恆星遺蹟、恆星形成區域、螺旋星系、橢圓星系等組成的大集合。儘管梅西耶當時肯定沒有意識到這些天體正好可以作爲證據,證明在我們的太陽系甚至銀河之外存在着一個極爲廣大的宇宙,但在現代天文學中,這些天體中的每一類都已經有了明確的含義和科學價值:

M6疏散星團

疏散星團:恆星並不是零星地各自形成,它們通常成百上千個爲一羣,一羣羣地誕生於螺旋星系的“盤面”中。在我們很河系中,絕大多數的疏散星團都處在星系的“盤面”附近,其年齡則從較新的幾百萬年到較老的數十億年不等。

M4球狀星團

球狀星團:這種星團每個大約含幾十萬顆恆星,而且不只分佈於銀河系的盤面上,在盤面之外也很多,都繞着銀河系的中心運動。這種星團裏也含有很多目前已知的最年老的恆星,其成員星中只有那些高溫的、質量很大的藍色恆星纔是相對較晚形成的。

M97恆星殘骸

恆星殘骸:包括行星狀星雲和超新星遺蹟。這是一些已經結束了自己生命的恆星,但其“死亡”時間距目前尚不算很久遠。這些逝去的恆星殘留下來的核心部分變成了白矮星、中子星或黑洞,而其拋射出的外層物質正在逐漸散逸並回到星際空間。

M21恆星形成區域

恆星形成區:只有這種天體才能稱得上真正意義上的“星雲”,因爲它們是分子和離子組成的稀薄的氣體。這些星雲的內部正在孕育新的恆星,在數千萬年之後,目前被這些稀薄的氣體包裹着的新恆星將最終把星雲物質耗盡並吹散。新誕生的恆星們溫度非常高,此後會形成類似疏散星團的結構。

M74和M86

螺旋星系和橢圓星系:這是目前宇宙中各種星系裏最主要的兩類,人類直到20世紀才搞清楚它們其實是位於銀河系之外的獨立星系。每個星系通常會含有上千億顆恆星(甚至更多)。螺旋星系的衆多成員星組成了一個盤形,並帶有螺旋形的觸手狀結構,稱爲“旋臂”;橢圓星系的成員星組成了一個扁橢圓體,在覈心處最厚,越靠邊緣越薄。梅西耶之後的深空觀測,拉開了近代天文學的序幕

梅西耶留下的這個深空天體目錄只包括一百多個天體,但後續的望遠鏡觀測發現了更多這樣的目標,其數量相當巨大。這事要從1781年說起:這一年,威廉·赫歇爾(William Herschel)在望遠鏡中發現了一個明亮的藍色小圓盤狀天體,它不會閃爍,這就說明它不是普通的星星。隨後的研究證實,這是遠在土星軌道之外的一顆新的大行星——天王星。

赫歇爾以這一成就得到的直接回報是一臺直徑超過1米的大型望遠鏡,這個口徑在當時是創紀錄的。赫歇爾用這臺大望遠鏡觀測發現,梅西耶目錄裏所記載的天體只是同類天體裏比較亮的一小部分,在深空中,至少還有幾千個類似的天體。發現這些天體,只用了赫歇爾幾年的時間。

利維坦望遠鏡

技術還在不斷改進和發展。更大的鏡身、更高品質的光學器件,以及天文攝影術的起步,讓許多新發現接踵而至。人們由此知道了許多恆星形成區蘊含着成團的恆星,而且在宇宙空間中分佈極廣,即便到了原有視野的界限之外也依然如此。許多球狀星團裏的成員星已經可以被單獨分解成像,讓我們可以逐顆研究其性質。

在19世紀之初,人們知道了小行星的存在,而到了19世紀中期,人們已經知道有許多小行星構成了一個環帶。1846年,天王星軌道之外又發現了一顆大行星,那就是海王星。當望遠鏡的口徑繼續增大,通過它看到螺旋狀的星系的旋臂也不成問題了,

而到了 1887年,照相技術在天文上的使用爲我們揭示了人眼本不可能看清的螺旋星雲的全貌。關於這些螺旋狀的星雲的本質,當時主要有兩派看法:佔據多數的一派認爲它們是銀河之內的一些恆星形成區,而佔少數的另一派則認爲它們是遠在銀河之外的“宇宙島”。關於這個問題的討論,直接導致了現代天文學呼之欲出。

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