探索星云的奥秘：著名的“创生之柱”

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创生之柱指的是哈勃太空望远镜拍摄的在老鹰星云内圆柱形的星际气体和尘埃的一张影像。它是在1995年4月1日拍摄的，被Space网评定为哈勃太空望远镜拍摄的最佳前十名的照片之一 。负责处理这张影像的是亚利桑那州立大学天文学家杰夫赫斯特和Paul Scowen。
    天文学家们早就预言超新星的冲击波将意味着支柱的毁灭。该地区散落着20个左右的恒星将要爆炸，而爆炸只是一个时间问题。据斯皮策望远镜对老鹰星云（Eagle nebula）的最新观测显示，三大创生之柱变得更小了，显得幽灵般透明。其中最大的一根支柱内可见一颗恒星正在形成。天文学家认为，超新星的冲击波帮助所到之处的尘云形成新的恒星。


   据报道，宇宙中有一处神奇的天体，由气体和尘埃构成，外形如同三根高高矗立的烟囱。光线需要数年时间，才能从这些烟柱顶端传到底部。哈勃望远镜为其拍摄的照片至今仍是最闻名遐迩的天文照片之一。该天体便是著名的创生之柱（Pillars of Creation），是鹰状星云的一部分。
　　但如果你用自己的望远镜观察创生之柱，所见之景将大不相同。我们看到的外太空图片一般都经过了上色和加工，方能呈现出更多的重要细节。由于创生之柱的广泛流传，天文学家向公众呈现宇宙图片的方式或许也因此改变。
　　由于公众希望看到这样的照片，很多人都开始按这种方式处理在媒体发布会上发表的图片。亚利桑那大学天文学家、该图片的创作者之一保罗·斯科文（Paul Scowen）指出，这大大影响了公众获知和消化哈勃望远镜收集的数据的方式。




图为2015年哈勃望远镜25周年纪念日时，用新照相机拍摄的创生之柱新图片。
　　创生之柱是鹰状星云的一部分。鹰状星云又名M16星云，含有成千上万颗恒星和孕育这些恒星的尘埃云。创生之柱中也有一些黯淡的气体团，今后可能会坍塌并形成新的恒星。鹰状星云长约70光年，宽约55光年。与之相比，创生之柱仅占了一小部分，最高的一根柱体高度也不过4光年。
　　这张著名的创生之柱图片由一支天文学家团队于1995年利用哈勃太空望远镜拍摄的照片制作而成。哈勃望远镜围绕地球运行，利用一面较大的凹面镜收集光线，然后将光线反射到较小的次级镜面上，最后再将光线反射回来，使光线从凹面镜中间的小孔射入仪器中。哈勃望远镜上安装了多种仪器，能够从不同方面对接收到的光线进行分析。
　　拍下创生之柱照片的仪器名为第二代广域和行星照相机（简称WFPC2），它由四台照相机组成，天文学家需对这些照相机拍摄的照片进行合成处理。每台照相机负责拍摄最终照片的四分之一，但其中的行星照相机（PC）拍摄的是放大图像，需要按比例缩小，因此最终图片的右上角比其它部分小得多。斯科文指出，将所有数据进行校准也许是最具挑战性的一件工作。
　　这张图片放大的程度其实有限。假如创生之柱的亮度达到了肉眼可见的程度，你便能看到，它在夜空中的大小甚至超过了满月的十分之一。而这也正是哈勃望远镜的杰出之处：它能够接收来自远处黯淡天体的微弱光线，然后将信息一点一点地拼接成图片，就像用无数个小点绘制连环漫画一样。
　　但和连环漫画不同，我们无法同时分析哈勃望远镜所接受光线的所有颜色或波长。研究人员只能用滤波片将大部分光线过滤掉，每次只分析某种具有科学研究意义的波长。就这张创生之柱照片而言，研究人员感兴趣的是由特定处于激发态的氧、氢、硫原子释放的光线。


　　图为用于研究鹰状星云中恒星形成情况的创生之柱原始图片。由于参与拍摄的四台照相机之一专负责拍摄放大图像，在合成时为适应其它图片大小，又进行了缩小处理，因此右上角留下了黑色的一块。
　　通常来说，这种方法会生成一张黑白照片，此外只能分别呈现出氧原子释放的波长502纳米的光线、氢原子释放的657纳米光线、或者硫原子释放的673纳米的光线，分别表现为绿光和两种难以辨别的红光。如果一张照片仅由黑白红或黑白绿三色构成，显然难以吸引公众的兴趣。因此，研究人员将三张图片结合在一起，将氧原子释放的光线呈现为蓝色、氢原子呈现为绿色、硫原子为红色。
　　有些人可能感觉受骗了。但美国康涅狄格大学天文学家凯特·惠特克（Kate Whitaker）表示，虽然你可以用大型望远镜在没有月光的夜晚观察到创生之柱，但由于地球大气的遮挡，你用自家后院的望远镜永远观察不到这样的情景，看不到哈勃望远镜拍摄的图片中的众多细节。并且斯科文指出，研究人员从未声称这就是永恒之柱真正的外观。相反，这些是哈勃望远镜实际收集的、以更具科学意义的方式呈现出来的数据。


　　图为用于合成著名的创生之柱图像的三张分光图片。左一仅显示由氧原子释放的光线，被研究人员处理为蓝色。中间为氢原子释放的光线，处理为绿色。右一则是硫原子释放的光线，处理为红色。


　　图为2015年哈勃望远镜仅用红外光拍摄的创生之柱照片，可以看出气体柱内部和周围形成的众多恒星。该照片仅用了两种色彩，波长1100纳米的红外光被呈现为蓝色，1600纳米的光线呈现为黄色。
  在此之后，科学家一直在观察鹰状星云，并在哈勃太空望远镜25周年纪念日时，用更先进的仪器重新摄制了鹰状星云图像，甚至尝试过绘制它的三维图像。可见光几乎无法穿透星云的尘埃，但如果仅用红外光观测，便能一瞥创生之柱的内部结构。凭借这一方法，科学家还发现了鹰状星云中形成的大量恒星。还有研究人员借助NASA的钱德拉X射线天文台，绘制了该星云发射的X射线分布图，其中呈现出了在创生之柱最大的一根柱体顶端新形成的恒星释放的光线。
　　有些人担心，创生之柱如今已经不复存在了。因为用红外光拍摄的照片显示，一次超新星爆发正在向其逼近。也许人们曾在一千年前在夜空中看见过这颗超新星，但假如创生之柱已被它摧毁，其毁灭时发出的光线至今尚未传到地球上。不过，近期收集的数据似乎显示，创生之柱已被摧毁之说并不成立。
　　无论如何，这将照片必将在天文学的历史上留下难以磨灭的一笔。斯科文表示：今后，它仍将是哈勃望远镜拍摄的最受欢迎的照片之一。