12年拍一片，NASA天空电影揭秘宇宙演变

iWeekly

近日，美国国家航空航天局（NASA）发布了一段为期12年的天空延时电影，捕捉到了像褐矮星甚至黑洞这些宇宙物体的演变。此外，NASA还公布了一张由詹姆斯·韦伯太空望远镜所拍摄到的“创生之柱”（Pillars of Creation），这一标志性的图像所展示的是由星际气体和尘埃所构成的巨型柱状体，它之所以会如此命名，是因为新的恒星正在密集的气体和尘埃中形成。

延时电影揭示天空变化

为了完成这一非凡的壮举，NASA使用了近地天体广域红外测量探测器（NEOWISE）来收集数据。每六个月，NEOWISE完成一次绕太阳一半的旅行，并朝各个方向拍摄图片。这些图片接着会被拼接在一起，形成一张“全天空”的地图，展现出数以亿计宇宙物体的位置和亮度。目前NASA已经制作了18张全天空地图（第19张和第20张将在2023年3月发布），科学家利用这些地图完成了延时电影，揭示了天空近十年来的变化。

对于天文学家来说，每张地图的信息量都非常巨大，更不用说一段电影了。通过对比地图可以发现遥远物体在位置和亮度上的改变，这也是所谓时域天文学（time-domain astronomy）研究的主要内容。

“如果你走到外面，仰望夜空，可能看起来没什么变化，但事实并非如此，”亚利桑那大学NEOWISE研究员梅瑟（Amy Mainzer）说道，“恒星在燃烧和爆炸，小行星在呼啸而过，黑洞在将恒星撕碎。宇宙是一个非常繁忙和活跃的地方。”

更新对褐矮星和黑洞的认识

NEOWISE最初是一颗载有红外线空间望远镜的广域红外巡天探测卫星（WISE），于2009年12月14日发射，主要任务是利用红外线进行巡天，所产生的红外射线源目录将作为詹姆斯·韦伯空间望远镜观测目标的参考目录。2010年10月初，WISE上用于冷却观测设备的制冷剂耗尽，但其四部红外照相机中仍有两部能运行，NASA决定启动近天体观测的新一阶段任务，并将卫星命名为NEOWISE。

▲WISE效果图

科学家利用NEOWISE所制作的全天空地图来研究褐矮星。褐矮星和恒星类似，是由星际气体云中的气体坍塌而形成，但由于质量不足而缺少内部能量源，褐矮星形成后即不断冷却，因此适合在红外波段观察。通过最初的两张WISE全天空地图，科学家在距离太阳仅65光年的范围内发现了大约200颗褐矮星，后面随着地图的增加，又发现了60颗，并且Y型矮星——即最冷褐矮星——的观测数量也翻了一番。通过对太阳附近的褐矮星进行更全面的统计，科学家可以更好地了解银河系中恒星的形成效率以及形成时间。

▲褐矮星

除了褐矮星之外，NEOWISE的数据还有助于提高我们对恒星和黑洞的认识。NASA透露，科学家正在利用NEOWISE对近1000颗原恒星进行长期监测，以深入了解恒星的早期形成过程。在最新的一项研究中，科学家利用NEOWISE的数据和一种叫回声测绘的技术来测量黑洞吸积盘的大小。

NASA喷气推进实验室WISE项目科学家艾森哈特（Peter Eisenhardt）表示：“我们从未预料到WISE能运行这么久，而且我认为我们也不可能预料到我们能用这么多的数据做出怎样的科学研究。”

一张更清晰的“创生之柱”照片

这次詹姆斯·韦伯太空望远镜所观测到的“创生之柱”是宇宙中最美丽的景象之一，它是由冷而密集的星际气体和尘埃组成的巨型柱状体，里面布满了正在形成的年轻恒星。尘埃外的明亮红色球体就是新形成的恒星，而柱体边缘看起来像是熔岩的波形图案则是年轻恒星所喷射出的高能氢分子。这些年轻的恒星估计只有几十万年的历史。

“当有足够质量的结节在星际气体和尘埃中形成时，它们开始在自己的引力下坍缩，然后慢慢加热，并最终形成新的恒星。”NASA解释道。

1995年，哈勃望远镜首次拍摄到这一景象，当时的这幅照片被Space.com网站评选为哈勃望远镜最著名的十大照片之一。2014年更新相机之后，哈勃拍摄了一张更大、更高解析度的“创生之柱”照片。“创生之柱”作为有史以来最著名的天文图片之一，出现在了从“T恤到咖啡杯”几乎所有的文化商品之上。

▲2014年和2022年对比图。

“通过识别更精准的恒星数量以及该地区气体和尘埃的数量，韦伯对’创世之柱’的最新观察将帮助研究人员修改他们的恒星形成模型，”NASA在一份声明中说道，“随着时间的推移，他们将开始对恒星是如何在数百万年的时间里从这些尘埃云中诞生建立一个更清晰的认识。”

新闻来源：NASA、BBC、Futurism、Axios，部分图片来源于网络

iWeekly周末画报独家稿件，未经许可，请勿转载