哈勃震撼星云照片背后的奥秘：闻名遐迩的"创生之柱"

　　北京时间4月9日消息，据国外媒体报道，宇宙中有一处神奇的天体，由气体和尘埃构成，外形如同三根高高矗立的烟囱。光线需要数年时间，才能从这些烟柱顶端传到底部。哈勃望远镜为其拍摄的照片至今仍是最闻名遐迩的天文照片之一。该天体便是著名的“创生之柱”（Pillars of Creation），是鹰状星云的一部分。
　　但如果你用自己的望远镜观察创生之柱，所见之景将大不相同。我们看到的外太空图片一般都经过了上色和加工，方能呈现出更多的重要细节。由于“创生之柱”的广泛流传，天文学家向公众呈现宇宙图片的方式或许也因此改变。
　　“由于公众希望看到这样的照片，很多人都开始按这种方式处理在媒体发布会上发表的图片。”亚利桑那大学天文学家、该图片的创作者之一保罗·斯科文（Paul Scowen）指出，“这大大影响了公众获知和消化哈勃望远镜收集的数据的方式。”

图为2015年哈勃望远镜25周年纪念日时，用新照相机拍摄的“创生之柱”新图片。

　　创生之柱是鹰状星云的一部分。鹰状星云又名M16星云，含有成千上万颗恒星和孕育这些恒星的尘埃云。创生之柱中也有一些黯淡的气体团，今后可能会坍塌并形成新的恒星。鹰状星云长约70光年，宽约55光年。与之相比，创生之柱仅占了一小部分，最高的一根柱体高度也不过4光年。
　　这张著名的“创生之柱”图片由一支天文学家团队于1995年利用哈勃太空望远镜拍摄的照片制作而成。哈勃望远镜围绕地球运行，利用一面较大的凹面镜收集光线，然后将光线反射到较小的次级镜面上，最后再将光线反射回来，使光线从凹面镜中间的小孔射入仪器中。哈勃望远镜上安装了多种仪器，能够从不同方面对接收到的光线进行分析。
　　拍下“创生之柱”照片的仪器名为“第二代广域和行星照相机”（简称WFPC2），它由四台照相机组成，天文学家需对这些照相机拍摄的照片进行合成处理。每台照相机负责拍摄最终照片的四分之一，但其中的“行星照相机”（PC）拍摄的是放大图像，需要按比例缩小，因此最终图片的右上角比其它部分小得多。斯科文指出，将所有数据进行校准也许是最具挑战性的一件工作。
　　这张图片放大的程度其实有限。假如“创生之柱”的亮度达到了肉眼可见的程度，你便能看到，它在夜空中的大小甚至超过了满月的十分之一。而这也正是哈勃望远镜的杰出之处：它能够接收来自远处黯淡天体的微弱光线，然后将信息一点一点地拼接成图片，就像用无数个小点绘制连环漫画一样。
　　但和连环漫画不同，我们无法同时分析哈勃望远镜所接受光线的所有颜色或波长。研究人员只能用滤波片将大部分光线过滤掉，每次只分析某种具有科学研究意义的波长。就这张“创生之柱”照片而言，研究人员感兴趣的是由特定处于激发态的氧、氢、硫原子释放的光线。

　　图为用于研究鹰状星云中恒星形成情况的“创生之柱”原始图片。由于参与拍摄的四台照相机之一专负责拍摄放大图像，在合成时为适应其它图片大小，又进行了缩小处理，因此右上角留下了黑色的一块。

　　通常来说，这种方法会生成一张黑白照片，此外只能分别呈现出氧原子释放的波长502纳米的光线、氢原子释放的657纳米光线、或者硫原子释放的673纳米的光线，分别表现为绿光和两种难以辨别的红光。如果一张照片仅由黑白红或黑白绿三色构成，显然难以吸引公众的兴趣。因此，研究人员将三张图片结合在一起，将氧原子释放的光线呈现为蓝色、氢原子呈现为绿色、硫原子为红色。
　　有些人可能感觉受骗了。但美国康涅狄格大学天文学家凯特·惠特克（Kate Whitaker）表示，虽然你可以用大型望远镜在没有月光的夜晚观察到“创生之柱”，但“由于地球大气的遮挡，你用自家后院的望远镜永远观察不到这样的情景，看不到哈勃望远镜拍摄的图片中的众多细节”。并且斯科文指出，研究人员从未声称这就是“永恒之柱”真正的外观。相反，这些是哈勃望远镜实际收集的、以更具科学意义的方式呈现出来的数据。

　　图为用于合成著名的“创生之柱”图像的三张分光图片。左一仅显示由氧原子释放的光线，被研究人员处理为蓝色。中间为氢原子释放的光线，处理为绿色。右一则是硫原子释放的光线，处理为红色。

　　图为2015年哈勃望远镜仅用红外光拍摄的“创生之柱”照片，可以看出气体柱内部和周围形成的众多恒星。该照片仅用了两种色彩，波长1100纳米的红外光被呈现为蓝色，1600纳米的光线呈现为黄色。

　　在此之后，科学家一直在观察鹰状星云，并在哈勃太空望远镜25周年纪念日时，用更先进的仪器重新摄制了鹰状星云图像，甚至尝试过绘制它的三维图像。可见光几乎无法穿透星云的尘埃，但如果仅用红外光观测，便能一瞥“创生之柱”的内部结构。凭借这一方法，科学家还发现了鹰状星云中形成的大量恒星。还有研究人员借助NASA的钱德拉X射线天文台，绘制了该星云发射的X射线分布图，其中呈现出了在“创生之柱”最大的一根柱体顶端新形成的恒星释放的光线。
　　有些人担心，“创生之柱”如今已经不复存在了。因为用红外光拍摄的照片显示，一次超新星爆发正在向其逼近。也许人们曾在一千年前在夜空中看见过这颗超新星，但假如“创生之柱”已被它摧毁，其毁灭时发出的光线至今尚未传到地球上。不过，近期收集的数据似乎显示，“创生之柱已被摧毁”之说并不成立。
　　无论如何，这将照片必将在天文学的历史上留下难以磨灭的一笔。斯科文表示：“今后，它仍将是哈勃望远镜拍摄的最受欢迎的照片之一。”（叶子）