圖解梅西葉天體（3）

文/ 葉楠

本期星圖

本期觀測(cè)信息列表

室女座是全天星空中僅次于長(zhǎng)蛇座的第二大星座，也是黃道星座中最大的一個(gè)。梅西葉天體中共有11個(gè)天體分布在室女座天區(qū)內(nèi)，全部都是河外星系。這11個(gè)梅西葉天體主要分布在室女座西部天區(qū)（星圖默認(rèn)方位：面朝南方天空，上北下南左東右西），除M104之外，其他10個(gè)星系都是室女-后發(fā)星系團(tuán)成員天體，位于室女座西北方和后發(fā)座交界區(qū)域。

▲拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光40分鐘

M49

橢圓星系M49是梅西葉于1771年發(fā)現(xiàn)的，它是室女-后發(fā)星系團(tuán)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)天體。不僅如此，它也是銀河系所在的本星系群之外發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)橢圓星系。橢圓星系是比旋渦星系更加古老的一類(lèi)星系，旋渦星系內(nèi)的恒星大都比較年輕，而橢圓星系內(nèi)的恒星年齡一般都在數(shù)十億甚至上百億年以上。M49距離我們大約有6000萬(wàn)光年，視星等8.4等。橢圓星系亮度比較集中，作為室女-后發(fā)星系團(tuán)內(nèi)相對(duì)較亮的一個(gè)天體，可以借助50毫米以上口徑雙筒望遠(yuǎn)鏡找到M49。在左圖上部還可以看到一個(gè)完全側(cè)向面對(duì)我們的旋渦星系NGC4469，它也屬于室女-后發(fā)星系團(tuán)，視星等是12.6等。

M58

1779年，梅西葉發(fā)現(xiàn)了M58，它是梅西葉星表中最早被證認(rèn)出有旋渦結(jié)構(gòu)的星系之一，位于右圖中間偏左位置。M58距離我們約6200萬(wàn)光年，是梅西葉星表中距離最遙遠(yuǎn)的天體之一。M58核心擁有一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于7000萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞，在核心周?chē)鷧^(qū)域擁有劇烈的星暴活動(dòng)。星暴是指大規(guī)模大速率的新恒星誕生活動(dòng)，這類(lèi)星系也被稱(chēng)為星暴星系。在圖中還可以發(fā)現(xiàn)一些其它屬于室女-后發(fā)星系團(tuán)的有趣天體。圖片下部有一對(duì)彼此相連的星系，被稱(chēng)為連體嬰星系或蝴蝶星系，編號(hào)為NGC4567和NGC4568。這一對(duì)星系是由威廉·赫歇爾于1784年首先發(fā)現(xiàn)。星空中有許多類(lèi)似的天體大都是由于這兩個(gè)天體正好處于同一視線方向上造成“相連”的錯(cuò)覺(jué)，但近代研究表明，這兩個(gè)星系在紅外波段有明顯的引力潮汐和扭曲現(xiàn)象，它們兩個(gè)正處于碰撞和相互融合的早期階段。

▲ 拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光40分鐘

M59與M60

在圖左側(cè)可以看到彼此相距很近的一大一小兩個(gè)星系，較大的一個(gè)是橢圓星系M59，較小的是透鏡狀星系NGC4621。M59距離我們約6000萬(wàn)光年，擁有超過(guò)2200個(gè)球狀星團(tuán)。球狀星團(tuán)是由年齡較老的恒星構(gòu)成的，與之相比銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)的球狀星團(tuán)數(shù)量只有約150個(gè)。M59星系中心的超大質(zhì)量黑洞相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的2.7億倍。最奇怪的是在距離星系核心200光年區(qū)域內(nèi)的天體旋轉(zhuǎn)方向與其它部分是相反的。照片中部偏右的橢圓星系是M60。M60中心黑洞質(zhì)量相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的45億倍，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的黑洞中質(zhì)量較大的一個(gè)。圖右上角還有兩個(gè)彼此相近的星系NGC4606和NGC4607，亮度分別是12.7等和14.7等。同前面介紹過(guò)的連體嬰星系一樣，這兩個(gè)星系也即將發(fā)生碰撞和融合。

▲ 拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光40分鐘

M61

M61是室女-后發(fā)星系團(tuán)中最大的星系之一，它的旋臂結(jié)構(gòu)相對(duì)比較松散，右圖中可以比較明顯看出上下各一條相互纏繞的旋臂。1779年梅西葉和意大利天文學(xué)家?jiàn)W里亞尼于同一晚發(fā)現(xiàn)了這個(gè)星系，不過(guò)作為彗星獵手的梅西葉最開(kāi)始還將M61誤認(rèn)為是一顆彗星。M61是所有旋渦星系中最活躍一批中的一個(gè)。它是一個(gè)星暴星系，在旋臂上稠密而熾熱的氣體星云中正在誕生無(wú)數(shù)的新生恒星。除此以外在M61中還發(fā)現(xiàn)了7顆超新星，這在梅西葉天體中是數(shù)量最多的一個(gè)。

▲ 拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光48分鐘

M87

從左下圖上看，M87只是一個(gè)沒(méi)有太多細(xì)節(jié)特征的橢圓星系。但實(shí)際上它卻是一個(gè)巨大的橢圓星系，它的直徑大約為24萬(wàn)光年，是銀河系的兩倍多，但它的質(zhì)量卻達(dá)到銀河系的200倍以上。M87內(nèi)部有超過(guò)1萬(wàn)億顆恒星，1.5萬(wàn)個(gè)球狀星團(tuán)，核心還有一個(gè)重達(dá)60億倍太陽(yáng)質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞。在光學(xué)波段我們看不到關(guān)于M87的更多細(xì)節(jié)，但它在射電波段具有非常強(qiáng)烈的輻射，是全天最明亮的射電源之一。右圖是由哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的偽彩色照片?？梢悦黠@看到從M87發(fā)出的噴流，整個(gè)噴流最遠(yuǎn)可達(dá)26萬(wàn)光年遠(yuǎn)。其能量來(lái)源可能在于星系中心旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量黑洞及對(duì)周?chē)e盤(pán)的相互作用。

▲ 拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光40分鐘

▲ 哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的M87

M87中心黑洞

左圖是由事件視界望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目于2019年公布的人類(lèi)歷史上首張黑洞照片。拍攝這張照片最難的地方在于分辨率，M87中心黑洞的視界角直徑大約只有10微角秒，這在可見(jiàn)光波段是技術(shù)上無(wú)法達(dá)到的。而借助射電干涉技術(shù)，事件視界望遠(yuǎn)鏡卻可以達(dá)到這一分辨率。事件視界望遠(yuǎn)鏡是由全世界8個(gè)具有亞毫米波波段觀測(cè)能力及干涉觀測(cè)能力的射電天文臺(tái)組成的。這8個(gè)天文臺(tái)位于全世界不同地區(qū)，北至西班牙，南至南極大陸，西至夏威夷，再加上位于美國(guó)、墨西哥和智利的望遠(yuǎn)鏡共同構(gòu)成。這些望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行干涉觀測(cè)時(shí)，基線長(zhǎng)度相當(dāng)于地球直徑，可以極大的提高分辨能力。這張黑洞照片拍攝的是M87中心黑洞，我們實(shí)際看到的明亮環(huán)狀部分是黑洞吸積盤(pán)發(fā)出的輻射，光環(huán)下部一側(cè)較亮而另一側(cè)較暗是因?yàn)槲e盤(pán)旋轉(zhuǎn)的多普勒效應(yīng)造成的。

▲ 事件視界望遠(yuǎn)鏡拍到的M87中心黑洞

M89與M90

M89位于右圖上部，從地球角度看去，它是一個(gè)近乎完美球形的橢圓星系，距離我們大約5000萬(wàn)光年。M89內(nèi)部有大約1000億顆恒星和2000個(gè)球狀星團(tuán)。右圖下側(cè)的旋渦星系是M90，距離我們約5900光年，比M89更遠(yuǎn)一些。但它卻是為數(shù)不多的正在朝向我們運(yùn)動(dòng)的星系之一，也就是說(shuō)M90可能正在脫離室女-后發(fā)星系團(tuán)。M90包含有大約1萬(wàn)億顆恒星和1000個(gè)球狀星團(tuán)。一般旋渦星系的旋臂中都包含有大量的氣體和塵埃，這是新生恒星誕生的必要物質(zhì)。而M90旋臂中的氣體數(shù)量卻比較稀少，這可能是由于與臨近星系相互作用的結(jié)果。未來(lái)M90可能會(huì)演變成一個(gè)透鏡狀星系，這是介于旋渦星系和橢圓星系之間的一種星系類(lèi)型。

▲ 拍攝參數(shù)：星特朗RASA，口徑279mm，焦距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光32分鐘

M104

M104是位于室女座靠近烏鴉座方向的一個(gè)旋渦星系，距離我們約2800萬(wàn)光年。它是一個(gè)特征非常明顯的星系，幾乎完全側(cè)面朝向我們，中心非常明亮，塵埃帶將星系盤(pán)一分為二，根據(jù)其形態(tài)特征也被天文愛(ài)好者昵稱(chēng)為“草帽星系”。不過(guò)M104本身并不是很大，它的直徑大約只有不到5萬(wàn)光年，約是銀河系的一半。相比于銀河系，M104擁有的球狀星團(tuán)數(shù)量要多10倍左右，大約有近2000個(gè)。對(duì)于目視觀測(cè)來(lái)說(shuō)，雙筒望遠(yuǎn)鏡可以看到星系明亮的核心部分，但若想目視到“草帽星系”的塵埃帶則需要300毫米以上口徑的望遠(yuǎn)鏡。

▲ 拍 攝 參 數(shù)：星 特 朗RASA，口 徑279mm，焦 距620mm，QHY10CCD，累計(jì)曝光44分鐘