互动科普

图1. 高速运动恒星形成的激波

红外观测能够捕捉到宇宙空间中高速运动的恒星。图像中央红色光带左上方的“仙后座κ星”是正以1000千米/秒的速度飞驰的恒星。它距离地球有4000光年。

仙后座κ星右下方的红色弓形光带被称为“弓形激波”，位于仙后座κ星前进方向4光年处。

弓形激波，是由高速运动的仙后座κ星的星风（恒星表面气体的外流）与宇宙空间中弥漫的尘埃发生碰撞，尘埃被加热从而产生的红外辐射。本图摄自斯皮策空间望远镜。

虽然在黑暗的夜空下，也可以在地面上通过肉眼观测到仙后座κ星本身，但弓形激波却只能通过红外观测才能发现。

                    黑洞生成的热风

许多星系中心都存在超大质量的黑洞。这些黑洞会发出强大的喷流（气体流）。

图2位于猎犬座方向，距离我们2300万光年的涡状星系NGC4258。由可见光（黄色，哈勃空间望远镜）、X射线［蓝色，钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）］、红外线（红色，斯皮策空间望远镜）、射电［紫色，卡尔·央斯基甚大天线阵（Karl Jansky Very Large Array）］诸波段的观测结果合成而得。

图中的星系似乎正从中央附近喷出蓝色的雾气。这是由于星系中心黑洞产生的喷流与周围的弥散气体碰撞，气体被加热到数百万摄氏度的高温，并产生X射线辐射所致。高温气体的分布范围如此广阔，正说明了黑洞喷流的威力多么巨大。

这些蓝色雾气中的一部分和紫色区域有所重叠。这是因为喷流自身的射电辐射也被观测到的缘故。

另外，被斯皮策空间望远镜捕捉到的红外辐射，则产生于那些内部似乎正在形成恒星的温热尘埃中。

 图3. 碰撞星系中恒星的诞生与死亡

图3中，位于大犬座方向，距离我们1.3亿光年的IC2163（左）与NGC2207（右）两星系正相互吸引，呈现出“碰撞”的景象。由可见光（蓝色、红色、绿色，哈勃空间望远镜）、X射线（粉色，钱德拉X射线天文台）、红外（红色，斯皮策空间望远镜）诸波段的观测结果合成而得。

两星系一旦发生碰撞，就会使其中的气体和尘埃运动更加活跃，并导致气体和尘埃的分布变得不均匀。其中分布变得更密集的地方会大量产生新的恒星。斯皮策空间望远镜所探测到的红外辐射，正是从这些致密的尘埃或气体区域中发射出来的，这里也正是进行着活跃的恒星形成的区域。

另一方面，X射线为大质量恒星在即将死亡时，经过超新星爆发所产生的。图像中的一个个紫色球形团块，就代表了这些恒星的死亡。这两个星系的内部正在反复上演着恒星的生和死。

 图4. 星系旋臂上正在诞生的恒星

图4为距离我们约2900万光年的涡状星系NGC3627，其大小约为5.7万光年。星系中央的白色区域，正在释放着强大的X射线，人们认为那里存在着巨大的黑洞。而位于星系旋臂的红色部分，指示着新的恒星正在那里诞生。

上图由斯皮策空间望远镜提供的红外波段图像（红色）、钱德拉X射线天文台提供的X射线波段图像（蓝色）、哈勃空间望远镜和欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜（Very Large Telescope，VLT）提供的可见光波段图像（黄色）合成而得。

 图5. 宇宙中的“弓”

在宇宙空间中漂浮着的弓形雾霭引人注目。本图是斯皮策空间望远镜拍摄到的距地球约370光年的巨星“蛇夫座ζ星”（图像中央明亮的蓝色恒星）和它周围的区域。与之前介绍的仙后座κ星相似，蛇夫座ζ星左侧的弓形激波正是其高速运动的标志。

蛇夫座ζ星的质量为太阳的20倍，是一颗年轻的高温恒星，向周围放出大量的灼热气体（星风）。星风与周围的气体和尘埃碰撞，使其温度上升，于是形成了弧状的弓形激波。弓形激波和这个巨星之间的距离约为0.5光年。这是太阳与冥王星距离的800倍。

（本文发表于《科学世界》2016年3期）