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室女座河外星系

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1 室女座河外星系 -名詞解釋

  著名河外星系之一室女座河外星系又稱草帽狀星系,是巨大的旋渦星系,從側面看中央突出呈球形,赤道邊緣呈盤狀,四周有旋臂。

2 室女座河外星系 -"草帽系"的觀測史

  草帽星系 M104的赤經為12時40.0分,赤緯為一11°37' ,距離大約為4000萬光年(12.5兆秒差距),角大小為9'× 4'。最早發現草帽星系的是法國天文學家梅襄,他於1781年5月11日發現了它。梅襄在給另外一位天文學家的信中這樣寫道:「我在烏鴉座的上方發現了一個星雲,它似乎不含有恆星」。
  英國著名天文學家威廉· 赫歇爾也注意到這個天體,他在自己的觀測日記中這樣描寫它:「一個暗弱的瀰漫的卵形的天體,有一暗條將星雲的核心和整個星雲分隔開」。因為梅西葉天體表中沒有包括這個星雲,因此他賦予這個天體一個他自己的編號:43H.I.,表示是赫歇爾發現的I型天體(亮星雲)第43號。以後,德雷耶爾在星雲星團新總表(即NGC星表)中收入了這個天體,是4594號天體。由於這個天體的奇特和有趣,法國著名天文學家弗拉馬利翁又建議把它列人梅西葉天體表中,算作第104號天體。因此,現在人們把它稱為 M104或NGC4594。
  草帽星系在人類認識河外星系的歷程中曾起過關鍵性作用。1755年德國哲學家康德提出,在宇宙中存在著無數個像我們銀河系一樣的天體系統,認為當時所發現的星雲就是這樣的天體系統。德國天文學家洪堡形象地把宇宙比作無邊的海洋,這些星雲猶如一個個島嶼,遂將它們命名為宇宙島。宇宙島的說法將人類當時所認識的宇宙大大地向外擴展了,因此引起了天文學家的廣泛關注。威廉·赫歇爾用大望遠鏡觀測星雲,證實一些星雲就是遙遠的河外星系。但英國天文學家哈金斯用光譜儀觀測有些星雲卻是稀薄的氣體雲。對星雲的本質問題曾經長期得不到解決。1913年美國天文學家V·M·斯里弗拍攝到M104的光譜,從光譜線的紅移推算出M104的退行速度大約為1100千米/秒。這是當時已知的紅移最大的天體,說明它是遠在銀河系以外的天體。到了20世紀20年代美國天文學家哈勃通過對其它旋渦星雲的觀測研究,終於證明它們的確都是河外的天體系統。
  了解室女座
  要找到草帽星系,當然首先必須要找到室女座。那就讓我們先來了解一下室女座吧。室女座的名氣一向很大,一是因為它是一個著名的黃道星座,每年秋季太陽要花上45天才得以穿過這個星座;二是因為它的面積很大,在全天88個星座當中它排名第二;而三則是因為室女座裡面聚集了許許多多的河外星系,成為天文學家關注的重點星座。
  草帽星系的質量很大,約為13000億個太陽質量。其線直徑為14萬光年。從這個星系的照片上我們可以看出有一個顯著的特徵:那就是有一個暗條橫穿星系核.這個暗條是由於分佈在星系盤中的塵埃和氣體的吸光作用造成的.要觀測到星系的暗條需要在中等的天空條件下,用口徑20厘米以上、放大倍率較大的天文望遠鏡才能看到。在這個著名的星系周圍有一個由球狀星團組成的星系暈,用對紅光敏感的底片拍攝,表明其中亮的紅色恆星呈球狀分佈。M104還是一個射電源,它的射電星等為6.3等,比它的光學視星等亮2等。它的絕對星等是-22.1等。2004年6月和2005年1月,斯必澤紅外空間望遠鏡兩次觀測了草帽星系。「斯必澤」的紅外照相機陣列拍攝的草帽星系的紅外照片,向我們展示了這個美麗星系的一幅全新的面目,在可見光波段這個星系酷似一頂「草帽」,而在紅外波段它更像是一隻大「牛眼」。
  「斯必澤」的觀測看到了環繞星系的明亮而光滑的塵埃環(在圖中用紅色表示)。由於這個星系幾乎是側向對著我們的,因此在可見光波段只能看到塵埃環的邊緣。而暗的塵埃環在紅外波段卻發出明亮的光芒。「斯必澤」的全景觀測顯示,「草帽」星系的星系盤存在著翹曲,它可能是由於與另一個星系交會所造成。在紅外波段,成團的塵埃也變得透明了,因此可惜清晰地看到被厚厚的塵埃帶所環繞的由恆星組成的明亮的球狀核心,以及隱藏在塵埃環內部的恆星盤。
  總之,「斯必澤」不僅為我們提供了一個更加美麗的「草帽」,而且為我們提供了有關「草帽」的更多信息。
  2003年5~6月,哈勃空間望遠鏡對這個美麗的星系進行了觀測,拍攝了六張照片,通過合成最後得到了完美的「草帽」。哈勃望遠鏡清晰地從M104中分辨出富饒的球狀星團,估計數量大約有2000個左右,這個數量是圍繞著我們銀河系的球狀星團數量的10倍。這些球狀星團的年齡範圍在100~150億年之間,與我們銀河系中的球狀星團的年齡相似。在明亮的核心附近還有一個比較小的盤形結構,它相對於整個星系的巨大圓盤略有傾斜。X射線觀測顯示物質正通過這個小的盤掉入星系中央的緻密核心,表明那裡存在著一個質量大約為10億個太陽質量的黑洞。
  有關室女座還有一段動人的希臘神話故事。室女座在古希臘人的心目中是身上長著雙翅,手裡拿著麥穗,彷彿在和人們一起歡慶豐收的農神得墨特爾。得墨特爾是眾神之王宙斯的姐姐。她深受希臘人民的尊奉和愛戴,她給乾涸的土地帶來雨露,使百草繁茂、五穀豐登,人們在她的幫助下過著衣食無憂的生活。得墨特爾有個女兒,名叫帕耳塞福涅,美麗而又善良,備受女神寵愛。冥王哈得斯久聞帕耳塞福涅的美貌,一心想得到她。有一天,帕耳塞福涅一個人出外遊玩。哈得斯終於趁機將帕耳塞福涅強行搶回到他的地下宮殿,讓她成為自己的妻子。
  得墨特爾女神從遠方巡視歸來,發現可愛的女兒不見了,心裡十分焦急。她出來尋找帕耳塞福涅的下落,走遍了每一個角落,也沒有見到女兒的蹤影。她傷心極了,於是離開家來到一個僻靜的山谷,隱居在那裡的山洞中。這樣一來,世間的農事無人掌管,草木枯黃,大地變得一片凋零。天上的眾神見此情況急忙趕來稟報宙斯。宙斯派了一位使者來到地下,求冥王放了農神的女兒。可是這時候,帕耳塞福涅已經習慣了地府的環境,日子過得很快活。當然,她還是很想念媽媽。冥王便同意神使帶她回家,去看望她的母親。
  得知女兒又回到了家中,農神多麼高興。她歡快地從洞中走出來,頓時大地又恢復了生機,田野再次披上了綠裝。母女倆相見,彼此都激動不已。可是,帕耳塞福涅告訴媽媽,她已經吃了冥間的食物,按規定是必須返回冥國去的。農神非常失望,但也無可奈何。天神宙斯知道了此事,他很同情姐姐的不幸遭遇,便和冥王商量,讓帕耳塞福涅一年中有六個月的時間和她的媽媽團聚,剩下的半年再回到地府與冥王共同生活。這樣,每當女兒回來時,農神便從山洞裡回到家中,這時萬物便恢復了生機,這段時間就是春夏兩季;而當女兒回到地下時,農神思女心切,無心農事,回到山洞中,大地便不長穀物,樹葉凋落,這就是秋季和冬季。
  每當春天來臨的時候,室女座就從東方地平線升起,而到了冬天,農神隱居在山洞裡,人們就看不見她的光芒了。

3 室女座河外星系 -尋找室女座和草帽星系

  室女座是一個很重要的星座。黃道和天赤道有兩個交點,一個是春分點,另一個是秋分點,春分點在雙魚座,秋分點就在室女座,位於室女座β星和η星之間。每年9月23日左右太陽經過秋分點。而室女座的中心點每年4月11日子夜經過上中天,春季是我們觀察室女座和草帽星系的有利時機。那麼,我們怎樣才能找到室女座和草帽星系呢?室女座雖然很大,但是它並不是很醒目,因為這個星座裡面的亮星並不多。室女座裡面只有一顆亮星角宿一。角宿一即室女座α星,亮度1.0等,是全天第十六亮星。它距離地球260光年,實際上它是由兩顆很靠近的星星組成的密近雙星。除了角宿一之外,室女座還有4顆3等星,其餘就全都是暗於4等的星了。
  找到發出藍白色光芒的角宿一,是找到室女座的關鍵。角宿一和大角以及獅子座β這三顆亮星構成了一個醒目的等邊三角形,稱為「春季大三角」。面對春夜星空,在找到了北斗七星和北極星之後,我們較容易就能找到「春季大三角」。或者我們順著北斗勺把兒的弧線先找到牧夫座α星,也就是大角。然後沿著這條曲線繼續向南,再經過差不多同樣的長度,就可以找到室女座α星了。也可以連線北斗的α星和γ星,延長到七八倍遠的地方就可以看到角宿一。
  室女座在天上的形象並不太耀眼,我們可以把這個星座的主要部分簡化為一個大寫英文字母「Y」,從α到γ星為柄,從γ星開始分為兩叉,γ、δ、ε為一分支,γ、η、β為另一分支。在室女座的西部即「Y」字形區域及其附近集中了大量的河外星系。以前人類還沒有認識到河外星系的存在時,人們將它們統統稱作星雲,因此室女座得到了「星雲王國」的稱號。現在知道,這些河外星系組成了一個龐大的星系集團,被稱作室女座星系團。草帽星系就是這個星系團中一個主要的成員,位於室女座眾多星系的南部邊緣。我們從室女座中的亮星角宿一(室女座α星)向西大約11.5°,再從室女座γ向南約10°,就可以找到這個美麗的深空天體草帽星系M104。M104與角宿一、室女座γ大致成一個等邊三角形,比較容易找到。草帽星系的視星等為8.3等,已經超越了裸眼的觀測極限,通過小望遠鏡可以輕易看得見。用大視場望遠鏡觀測可以看到十分壯美的景象:一個明亮的透鏡狀的星系,其西北側彎曲地排列著一列美麗的恆星。
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