人類的視覺可能僅限於特定的波長範圍,但這並不意味著我們永遠無法理解宇宙中光的全部複雜性。
儀器可以在我們肉眼看不見的狀態下窺視宇宙,不僅向我們展示了恆星的動態,還展示了它們絕對令人敬畏的美麗。這是我們在錢德拉 X 射線天文臺的一組新影象中看到的,該天文臺將其資料與其他儀器相結合,以獲得壯觀的多波長檢視。
由於不同波長的光具有不同的能量,這些影象可以向我們展示宇宙物體從低能量到高能量的動態。這可以幫助科學家解開光彩奪目的燈光秀背後的機制。
R 水瓶座。(X 射線:NASA/CXC/SAO/R. Montez 等人;光學:NASA/ESA/STScI)
R Aquarii,在錢德拉的 X 射線(紫色)和哈勃太空望遠鏡的近紅外和光學(紅色和藍色)中看到的是一對恆星,它們在距地球 650 光年的地方陷入了激烈的死亡之舞。其中一顆恆星是一顆紅巨星,被稱為米拉變星,正處於其壽命的盡頭。這種恆星已經損失了至少一半的物質,並且隨著它們的脈動,它們的亮度達到了太陽的 1000 倍。
另一顆恆星是 白矮星——一顆已經耗盡其核燃料的“死”恆星——而且還有很多事情要發生。當紅巨星噴出物質時,白矮星將其吞食。它從紅巨星身上吞噬的物質會積聚在它的表面,偶爾會引發巨大的熱核爆炸,將物質噴射到太空中。
這種劇烈的相互作用正在雙星周圍的星雲中產生塵埃和氣體雲,它們的引力相互作用和爆炸性衝擊波攪動起來。
Cassiopeia A.(NASA/CXC/SAO;光學:NASA/STScI;無線電:NSF/NRAO/VLA)
仙后座 A 位於 11,000 光年之外,是銀河系中最著名和研究最充分的天體之一。這就是我們所說的超新星遺蹟——一顆大質量恆星爆炸後留下的東西。在這裡,錢德拉的 X 射線資料與 Karl Jansky 超大陣列(深紫色、藍色和白色)的無線電資料和哈勃的光學資料(橙色)相結合。
這些不同的波長可以揭示膨脹雲中實際發生的情況,包括一顆死星的內臟。從這些綜合資料中,科學家們能夠識別爆炸中的不同元素。僅錢德拉的資料就顯示,這顆爆炸的恆星釋放出 10,000 個地球質量的硫;20,000 個地球質量的矽;70,000地球質量的鐵;和一百萬地球質量的氧氣。
這是重要的資訊,因為它告訴我們恆星死亡時產生了哪些元素。反過來,科學家們可以利用這些資料更多地瞭解這顆仍在燃燒的恆星,從而對我們銀河系中類似的恆星做出預測。
(NASA/CXC/SAO;光學:NASA/STScI & Palomar Observatory 5-m Hale Telescope)
這張圖片顯示了一顆名為 PSR B2224+65 的死星產生的兩種不同效果。粉紅色條紋是從一種稱為脈衝星的中子星的兩極發射的 X 射線。那是一顆死去的大質量恆星的坍縮核心,它在旋轉時會發出脈衝輻射。
那會很有趣,但是 PSR B2224+65 也是我們所說的失控之星;它以每秒約 1,600 公里或 1,000 英里的速度被推入太空後,正在穿越銀河系。該運動在星際介質中產生了尾跡;您可以在影象的左下角以光學波長(藍色)看到它。因為它看起來很像吉他,天文學家把它命名為吉他星雲。
Abell 2597.(NASA/CXC/SAO/G. Tremblay 等人;光學:DSS;H-Alpha:LCO/IMACS/MMTF)
宇宙中一些最大的物體集合是星系團。這些星團可以包含數千個星系,它們被引力結合在一起並透過引力相互作用。這個星團是 Abell 2597,大約 10 億光年遠,多波長天文學幫助科學家更多地瞭解其中央星系中超大質量黑洞的行為。
就在幾年前,天文學家看到證據表明,這個龐然大物在重力吸積物質時正在噴出分子氣體。然後,這種分子氣體會落入黑洞,並重新為迴圈提供動力。這是一種被稱為“噴泉”的現象。使用兩種不同的儀器觀察熱流出和冷流入;然後來自錢德拉的 X 射線資料顯示它們是同一過程的一部分。
上圖顯示了來自錢德拉的 X 射線(藍色)星團,以及來自數字化巡天(橙色)和拉斯坎帕納斯天文臺(紅色)的光學星團。
NGC 4490,繭星系。(X 射線:NASA/CXC/SAO;光學:NASA/STScI)
最後,這張圖片顯示了兩個合併的星系。它被稱為 NGC 4490 或繭星系,令人著迷的是,多波長天文學揭示了其核心的秘密。它不是一個,而是兩個超大質量黑洞,其中一個只能在光學資料中看到,另一個只能在無線電和紅外線中看到。兩者都是分開觀測的,但天文學家花了數年時間才將兩者放在一起。
這個雙核是合併過程的結果;這兩個星系中的每一個都有自己的超大質量黑洞。最終,兩個黑洞也很可能合併,形成一個更大的怪物。
這張圖片結合了錢德拉的 X 射線資料(紫色)和哈勃的光學資料(紅色、綠色和藍色),展示了另一個近距離銀河相遇的結果。NGC 4490 與一個較小的星系 NGC 4485 發生了碰撞,它擾亂了氣體並引發了恆星形成的波,這裡以紅色顯示。