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一台看不见颜色的望远镜,刚刚发布了16张星系照片。它是NASA的钱德拉X射线天文

一台看不见颜色的望远镜,刚刚发布了16张星系照片。

它是NASA的钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory),1999年升空,在轨已经27年,至今仍是太空中分辨率最高的X射线望远镜。它专门捕捉X射线,也就是医院拍胸片用的那种光。人眼看不到X射线,地球大气层也会把它们挡得严严实实,所以要看宇宙里的X射线,望远镜必须待在太空。

宇宙里发出X射线的,都是最暴烈的东西:温度高达几百万度的气体,黑洞吞噬物质时被撕扯得发烫的吸积盘,还有恒星爆炸后留下的残骸。可见光看到的是星系温和的一面,成千上亿颗恒星安安静静地发光;X射线看到的,是同一个星系正在燃烧、坍缩、互相撕咬的那一面。

这次发布的16张照片,把钱德拉几十年攒下的X射线数据,和其他太空及地面望远镜拍到的可见光、红外光叠在了一起。于是每一张图里,星系既有熟悉的形状,又多了一层平时看不见的紫色和蓝色光晕,那些正是最热、最狂暴的区域。

这16张照片里的星系,大致分成三类。

第一类是旋涡星系。它的中心堆着密集的恒星,外围伸出几条弯曲的旋臂,整体像一只风车。银河系就是这种。这批照片里的NGC 4631,正好是从侧面拍的,旋臂被压成一条扁扁的长带,中间微微鼓起,天文学家给它起了个外号叫鲸鱼星系。

第二类是椭圆星系。它们没有旋臂,也几乎没有什么结构,就是一团光滑的椭圆形光团。这类星系里多是年老的恒星,个头却可以长得比任何其他类型都大。照片里的M104,也就是著名的草帽星系,是个混血儿:它有椭圆星系那样巨大的核球,边缘又围着一圈旋涡星系的尘埃带,从侧面看去,活像一顶宽檐帽。

第三类最热闹,叫不规则星系。顾名思义,它们什么形状都有,因为很多根本不是自己长成这样的,而是被撞成这样的。照片里的Arp 143和II Zw 096,都是两个星系正在相撞的现场。

星系相撞听起来惊天动地,其实恒星之间的距离极其空旷:如果太阳是一颗乒乓球,最近的恒星在1000多千米之外。两个星系穿过彼此的时候,恒星几乎不会直接相撞。真正遭殃的是弥漫在星系里的气体:两团气体迎面挤压,一部分被压得急剧升温,在X射线里亮成一片;另一部分被挤成密团,触发一轮又一轮的恒星诞生潮。两个星系中心的超大质量黑洞,也会趁着这场混乱大口吞吃周围物质,成为X射线图上最刺眼的亮点。

钱德拉拍这些照片,要看的正是这些。旋涡、椭圆、不规则,并非三种彼此无关的东西,更像一个星系一生中可能经历的不同阶段:撞击可以把整齐的旋涡搅成不规则的一团,几十亿年后又可能沉淀成一个平静的椭圆。X射线能把撞击中最剧烈的部分照出来,让天文学家看清星系是怎么被塑造的。

银河系也不例外。它过去吞并过不少小星系,未来还会和邻居仙女座星系迎头相撞。今天钱德拉拍下的这些碰撞现场,就是银河系将来的样子。

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图一:NASA钱德拉X射线天文台新发布的照片,呈现旋涡星系、椭圆星系和不规则星系的多种面貌,图源:NASA/CXC/SAO图二:从侧面看到的旋涡星系NGC 4631,因形状得名鲸鱼星系,图源:NASA/CXC/SAO;可见光:© 2011-2015 R Jay GaBany/Cosmotography.com;图像处理:NASA/CXC/SAO/L. Frattare图三:兼具椭圆星系与旋涡星系特征的M104,即草帽星系,图源:NASA/CXC/SAO(X射线);NASA/Hubble Heritage Team/AURA/STScI(可见光);NASA/ESA/CSA/STScI(红外);NASA/CXC/SAO/L. Frattare(图像处理)图四:正在相撞的星系对Arp 143,图源:NASA/CXC/SAO(X射线);NASA/ESA/STScI/J. Dalcanton(可见光);NASA/CXC/SAO/L. Frattare(图像处理)图五:正在相撞的星系对II Zw 096,图源:NASA/CXC/SAO(X射线);NASA/ESA/STScI(可见光);NASA/ESA/CSA/STScI(红外);NASA/CXC/SAO/L. Frattare/J. Major(图像处理)

信源:Randolph, Mary. "New NASA photos reveal 16 galaxies from across the cosmos in dazzling detail." Scientific American, edited by Claire Cameron, 27 Aug. 2026