除望遠(yuǎn)鏡外,天文學(xué)領(lǐng)域最重要的發(fā)明就是照相機(jī)。有了相機(jī),天文學(xué)家不再需要依靠他們?cè)诠P記本上涂鴉的脆弱觀察。相反,他們可以花數(shù)周的時(shí)間分析單個(gè)框架并提取所有細(xì)節(jié)。
從那時(shí)起,天文學(xué)家就從他們的鏡頭中捕捉到了宇宙中一些最不可思議的物體和現(xiàn)象。一些天文學(xué)照片甚至已經(jīng)被載入史冊(cè)。
以前,只有通過數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬才能知道形成行星的過程。然后,在2014年,天文學(xué)家能夠比以往更詳細(xì)地拍攝該過程。
這張照片展示了一顆原行星盤,該盤圍繞著一顆新生恒星旋轉(zhuǎn),你可能會(huì)注意到整個(gè)磁盤上都有離散的振鈴,這些就是即將到來的行星的軌道。
這個(gè)系統(tǒng)正在形成行星,而這個(gè)恒星的歷史不超過一百萬(wàn)年!由于這張照片,天文學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為,行星幾乎是在恒星誕生后立即形成的
當(dāng)宇宙中大質(zhì)量的恒星死亡時(shí),它們就會(huì)爆炸。爆炸稱為超新星,爆炸會(huì)產(chǎn)生巨大的能力,從數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億光年外都可以用肉眼看到爆炸時(shí)的強(qiáng)光。
在87年寒冷的冬夜里,許多觀察者看到了藍(lán)色超巨星(SN 1987A)發(fā)出的光,當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)生了爆炸,這顆超巨星在銀河系衛(wèi)星星系中的超麥哲倫星云,距離我們只有166,000光年。
SN 1987A是自1604年開普勒的超新星以來最接近地球的超新星。因此,這是一次難得的詳細(xì)研究恒星爆炸死亡的機(jī)會(huì)。
今天,我們對(duì)超新星的了解大部分來自SN 1987A。天文學(xué)家了解了導(dǎo)致這種爆炸的所有步驟,得到了無(wú)可辯駁的證據(jù),證明這些爆炸產(chǎn)生了地球上生命所必需的元素,甚至能夠檢測(cè)到爆炸中產(chǎn)生的中微子。
1979年7月9日,美國(guó)宇航局的旅行者2號(hào)探測(cè)器由木星飛行,并揭示了第一顆高分辨率的歐羅巴高分辨率圖像,它就是行星的衛(wèi)星之一。由于密度低,科學(xué)家們知道歐羅巴有大量的水。
但是,它與太陽(yáng)的距離(是地球的5.2倍)使許多科學(xué)家認(rèn)為,歐羅巴的所有水都被凍結(jié)了。
當(dāng)旅行者2號(hào)寄回一張歐羅巴表面的照片時(shí),在科學(xué)界引起了巨大的震動(dòng),從這張照片可看出,歐羅巴表明覆蓋著數(shù)十個(gè)突出的深色條紋,科學(xué)家認(rèn)為這是冰面的裂縫。
當(dāng)冰下的液態(tài)海洋將冰拉開時(shí),就會(huì)導(dǎo)致水沖入裂縫之間并產(chǎn)生凍結(jié),最終形成了溝壑,在地球的冰蓋中也發(fā)現(xiàn)了類似的特征。
如今,科學(xué)家們相信,歐羅巴的表層下存在深達(dá)幾英里的液態(tài)水海洋。
2002年,一組國(guó)際天文學(xué)家拍攝了令人難以置信的射手座A *軌道上的恒星照片時(shí),證實(shí)了超大質(zhì)量黑洞的存在。
這是一個(gè)怪異的形象。這顆恒星看起來好像是在空曠的太空中運(yùn)轉(zhuǎn),但是每秒?yún)s以5,000公里(3,100英里)的速度飛奔。
繪制這顆恒星的軌道圖,使科學(xué)家能夠探測(cè)射手座A *的引力場(chǎng),幾乎得出了確鑿的證據(jù),證明超大質(zhì)量黑洞是唯一的可能。這張照片暗示了出現(xiàn)在其他星系中心的神秘質(zhì)量濃度也是超質(zhì)量黑洞。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是世界上最繁忙的望遠(yuǎn)鏡之一。1995年,科學(xué)家將哈勃望遠(yuǎn)鏡連續(xù)10天指向一個(gè)看起來完全空白的空間,令人驚訝的是,出現(xiàn)的圖像根本不是空白。
它包含近3,000個(gè)星系,所有這些星系都太微弱,以至于普通望遠(yuǎn)鏡根本無(wú)法觀察到。你在圖像中看到的幾乎每個(gè)光點(diǎn)都是一個(gè)星系。他們彼此相距甚遠(yuǎn),所以我們可以從這張照片里看到星系形成不同階段的照片。
照片被命名為哈勃深場(chǎng),只是天空的一小部分,擁有的星系卻是我們無(wú)法想象的,可想而知我們的宇宙有多大。
每當(dāng)天文學(xué)家看著星系時(shí),它的實(shí)際引力總是比星系所有物質(zhì)產(chǎn)生的引力要強(qiáng)。這種差異是天體物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。但這可以通過暗物質(zhì)的存在來解決。
暗物質(zhì)是一種假設(shè)的粒子,不會(huì)與光發(fā)生任何相互作用,盡管許多人認(rèn)為它構(gòu)成了宇宙中大部分物質(zhì)。雖然是否存在暗物質(zhì)依然有待商榷,但在2006年拍攝的著名照片卻提供了較有力的證據(jù)。
這是一張名為“子彈團(tuán)”的照片,它捕獲了碰撞中的兩個(gè)星系團(tuán)。碰撞創(chuàng)造了一種獨(dú)特的設(shè)置,其中恒星與氣體和塵土分開。
由于氣體和塵埃構(gòu)成了銀河系中大部分的質(zhì)量,因此它們應(yīng)該表現(xiàn)出最強(qiáng)的引力。然而,引力集中在恒星周圍,這意味著宇宙中仍然存在無(wú)形的重量級(jí)物體
這張照片我想大家都見過,這是人類第一次拍到黑洞的照片。
黑洞的照片之所以難以拍到,是因?yàn)楹诙幢旧聿话l(fā)光,并且光也會(huì)被黑洞吸引。。但是,落入黑洞的氣體確實(shí)會(huì)發(fā)光。愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè),黑洞會(huì)在發(fā)光的氣體之間形成“陰影”或“剪影”,并且有可能被拍攝。
由于這個(gè)目標(biāo)暗淡無(wú)比,因此從理論上講,這項(xiàng)工作需要一個(gè)與地球一樣大小的望遠(yuǎn)鏡。令人驚訝的是,這正是事件地平線望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)家所做的。
他們同步了世界各地的八架望遠(yuǎn)鏡,以模仿一架直徑等于兩架望遠(yuǎn)鏡之間距離的巨型望遠(yuǎn)鏡。經(jīng)過艱苦的數(shù)據(jù)處理,生成的照片立即成為歷史。
圖片顯示了一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞,質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的65億倍,它位于銀河系M87的中心,距地球約5500萬(wàn)光年。事件視界(黑洞的邊界)也完全像愛因斯坦的理論所預(yù)言的那樣展現(xiàn)了自己,證實(shí)了這一理論從未有過的證實(shí)
大爆炸發(fā)生僅380,000年,宇宙的溫度和密度已經(jīng)下降到足以使第一個(gè)光子(光粒子)在太空中放大傳輸?shù)臅r(shí)間。隨著宇宙的擴(kuò)展,這些光子被拉伸到更大的波長(zhǎng)。今天,我們將它們視為微波,因此我們將它們稱為宇宙微波背景(CMB)。
CMB于1965年被發(fā)現(xiàn)。但是直到1989年,才發(fā)射了一顆衛(wèi)星進(jìn)行CMB的詳細(xì)測(cè)量和全景圖。盡管在隨后的幾年中創(chuàng)建了更詳細(xì)的地圖,但最初的地圖才使世界著迷。它不僅捕捉到了大爆炸的烙印,而且還正式證實(shí)了大爆炸理論。
在1923年之前,我們不確定銀河系就是整個(gè)宇宙,還是只是宇宙的一部分。天文學(xué)家通過望遠(yuǎn)鏡看到了其他星系,但它們只是無(wú)法分辨的“模糊”斑塊。
1923年10月,著名的天文學(xué)家埃德溫·哈勃(Edwin Hubble)用當(dāng)時(shí)世界上最大的望遠(yuǎn)鏡聚焦仙女座,拍攝到一團(tuán)物質(zhì)。
經(jīng)過仔細(xì)的分析,他注意到一顆恒星從之前的觀察之夜改變了它的亮度。這些被稱為變星,這種特定類型可以用來確定距離。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)令人興奮,哈勃寫道“ VAR!” (意思是“變量”)在盤子上。根據(jù)星系的紅移,哈勃還計(jì)算出了計(jì)算了到仙女座的距離。
物質(zhì)可以彎曲時(shí)空嗎?愛因斯坦的廣義相對(duì)論不僅引發(fā)了天文學(xué)的一場(chǎng)革命,而且還永遠(yuǎn)改變了整個(gè)物理學(xué)領(lǐng)域。盡管牛頓能夠描述重力的影響,但愛因斯坦從本質(zhì)上回答了以下問題:“為什么會(huì)產(chǎn)生引力?
按照愛因斯坦的想法,太空就像蹦床。如果在上面放置重物(例如太陽(yáng)),則空間會(huì)彎曲。其他物體(例如地球)之所以繞軌道飛行,是因?yàn)樗鼈儎偤酶S空間的自然曲率。
盡管理論上難以置信,但科學(xué)界當(dāng)然需要證明。根據(jù)愛因斯坦的說法,如果可以證明太陽(yáng)的引力使太陽(yáng)后面的恒星產(chǎn)生的光線發(fā)生扭曲,那么他的理論將得到驗(yàn)證。但是,這樣的實(shí)驗(yàn)只能在日食期間進(jìn)行,這樣太陽(yáng)的強(qiáng)烈光線才不會(huì)遮蓋恒星。
在廣義相對(duì)論發(fā)表三年后的1919年5月,發(fā)生了日全食。在愛因斯坦的指導(dǎo)下,著名的天文學(xué)家亞瑟·愛丁頓拍攝了日食的照片,并標(biāo)出了日食背后的恒星位置。
但是,星星不在原本應(yīng)有的位置,這表明它們的燈光在彎曲,直接證明了愛因斯坦相對(duì)論的正確性。愛因斯坦一夜之間成為名人,這張照片在歷史上永垂不朽。
聯(lián)系客服