这张非常详细的图像实际上显示了被称为烟斗星云的巨大星际暗尘云的一部分。 这个暗星云(巴纳德59)是由ESO拉西拉天文台的MPG/ESO 2.2米望远镜的广域成像仪拍摄的。
图片来源:ESO
这篇Astronoo文章介绍了暗星云,即由分子气体(H₂、He、NH₃)和微米级尘埃颗粒组成的密集星际云,它们吸收背景恒星的可见光。文章通过标志性例子说明了这一现象:马头星云(其黑暗与红色电离氢形成对比)、心宿二附近的暗河,以及蛇夫座的烟斗星云。文章解释了这些结构是恒星孕育场和行星摇篮,并提到一氧化碳(CO)作为分子氢(H₂)的示踪剂的作用,强调了博克球状体以及星际介质中原子氢(HI)和分子氢(H₂)之间转变的重要性。
暗星云,例如著名的马头星云,不是宇宙空洞,而是具有巨大密度的空间区域。它们看起来黑暗是因为它们由微米级的尘埃粒子和冷分子气体组成,这些物质有效地吸收和散射来自其背后恒星的光。与发光的发射星云不同,这些“黑斑”暴露了可见光谱中不透明星际物质的存在。它们远非空洞,其致密寒冷的核心是新恒星和行星系统的诞生地,这使它们成为天体物理学中的关键研究对象。光的吸收使天文学家能够探测星际介质的化学成分,研究原子氢和分子氢之间的转变,并绘制我们银河系的结构图。
暗星云是一种星际云,其密度大到足以遮挡背景恒星发出的光。然而,银河系中的一些恒星能够穿透分隔我们银河系平面的广阔暗云。所有星云中都能找到暗云,最好的例子是马头星云或蛇星云。
暗云之所以如此呈现,是因为微米级的尘埃颗粒,其硅酸盐或碳质核心被冰(水、一氧化碳、二氧化碳、氨、甲醇)包覆,这有效地阻挡了可见光波长的光通过。代表这些云大部分质量的气体,以分子氢(H₂)和原子氦(He)为主,并伴有氨(NH₃)和一氧化碳(CO)等分子的痕迹。孤立的小型暗星云被称为“博克球状体”。
暗云是恒星和行星的孕育场。它们是由附近恒星的辐射风雕刻而成的、由吸收性尘埃和透明气体组成的奇妙柱体。
根据云的温度和密度,主要是氢的气体可以以原子、离子或分子的形式存在。因此,普通物质主要由电离氢(H⁺)、原子氢(H I)和分子氢(H₂)以及固体尘埃颗粒组成。星际尘埃颗粒实际上是分子简单集合体,它们变得越来越复杂,直到达到0.1 µ(约10,000个分子)的尺寸。
注: 分子氢(H2)由两个化学结合的氢原子组成。分子云是密度允许H2形成的星际星云。H2分子不易检测,但科学家有一种示踪剂可以表明云中存在分子氢,这种示踪剂就是一氧化碳(CO)。实际上,CO的亮度与H2的质量之比几乎是恒定的。
马头星云和火焰星云,被归类为发射星云。
图片来源:NASA APOD (Jason Close)
编号为巴纳德33的马头星云是夜空中最具辨识度的暗星云之一。其独特的形状,让人联想到一匹奔腾的马头,在发光的背景上以黑色阴影呈现。它距离地球约1,350光年,是猎户座巨大分子云复合体的一部分,这是我们银河系中最活跃的恒星形成区域之一。
马头星云卓越的可视性依赖于戏剧性的对比效果。在密集的气体和尘埃云后面是一片电离氢(H⁺)区域,它被附近恒星猎户座西格玛星的紫外线辐射照亮而发出红光。由微米级尘埃粒子和分子气体组成的暗云吸收了来自背景的可见光,从而创造了我们观察到的清晰黑暗的剪影。这种非凡的对比使这个天体成为业余和专业天文学家拍摄最多的天体之一。
马头星云位于猎户座,靠近著名的猎户座“腰带”三颗星中最东边的恒星参宿一。对于北半球的观测者来说,在冬季夜晚(12月至3月),当猎户座主宰傍晚天空时,它特别容易看到。然而,直接目视观测马头星云是一项挑战:它的视星等非常暗(约6.8等),需要极其黑暗的天空,没有光污染,以及至少200毫米口径的望远镜,并配备特定滤镜以揭示与电离氢的对比。
正是通过长时间曝光摄影,马头星云才展现出其全部辉煌。现代天文图像通常使用H-alpha滤镜(分离电离氢谱线)拍摄,能够捕捉背景微弱的红色辉光,并揭示暗结构的复杂细节。这种摄影可及性使巴纳德33成为天文摄影的标志性天体,象征着宇宙隐藏的美,也是任何试图捕捉深空瑰宝的天文摄影师的必经之路。
马头星云是天体物理学家优先研究的对象。它使得研究星际尘埃的光吸收过程、原子氢和分子氢之间的转变以及密集云中恒星形成的机制成为可能。其相对较近的距离和可视性也使其成为配备强大望远镜的业余天文学家的首选目标。
暗河星云从图像的左边缘流向明亮恒星心宿二附近的彩色区域。
图片来源及 NASA/APOD (Jason Jennings)
暗河星云是一片广阔暗星云,蜿蜒穿过南天天区的银河系。它距离地球约500光年,形成一条由尘埃和气体组成的不透明带,连接着明亮的恒星心宿二和我们银河系的中央带。其诗意的名称致敬于其蜿蜒的外观,让人联想到一条切断银河的暗河。
暗河的特征性黑暗源于微米级尘埃颗粒的存在,这些颗粒有效地吸收和散射背景恒星的可见光。这些富含重元素的颗粒产生了不透明度,遮蔽了其背后数十亿颗恒星。与一些孤立的暗星云不同,暗河延伸了很长的距离,形成了真正的阴影走廊,在天空的这个区域视觉上分割了银河系。
暗河因其与明亮天体的相互作用而特别引人注目。其一端是心宿二,这颗红超巨星是天蝎座的心脏。心宿二被一个淡黄色的反射星云包围,该星云由其光散射的尘埃形成。正上方,明亮的双星蛇夫座ρ星(蓝色)被包裹在一个彩色的分子云中。这些鲜艳色彩与暗河深黑色的并置创造了惊人的对比,使该地区成为南天最具摄影魅力的区域之一。
对于南半球的观测者来说,暗河是夏季天空的主要景观,在5月至8月天蝎座高悬天空时可见。在极其黑暗的天空条件下,远离任何光污染,与银河系的对比最为明显时,它尤其突出。虽然肉眼可见为银河带中较暗的区域,但广角摄影才能揭示其全部复杂性,捕捉其暗带的范围以及心宿二和蛇夫座ρ星丰富多彩的星云。在心宿二右上方可见的球状星团M4的显眼存在,为寻找这片广阔暗结构的业余天文学家提供了额外的路标。
壮观的暗星云图像,在五彩缤纷的宇宙背景上创造了狼的剪影错觉。被恰当地命名为黑狼星云,由智利ESO帕拉纳尔天文台的VLT巡天望远镜(VST)以2.83亿像素图像捕获。
图片来源及 ESO/VPHAS+ team
黑狼星云是一个暗星云,因其酷似一只准备扑向猎物的狼的剪影而得名。它位于天蝎座,距离地球约5,300光年。由欧洲南方天文台(ESO)的超大型望远镜(VLT)发现其全貌,它以其幽灵般的外观而闻名,有着清晰的狼头和准备猛扑的利爪。
黑狼的可视性依赖于壮观的对比效果。它在明亮的氢气云背景下呈现为黑色阴影,这些氢气云在新生恒星的强烈紫外线辐射下发出红光。狼的剪影正是通过构成暗云的尘埃颗粒吸收背景光而变得可见。这个区域是更大的发射星云Gum 55的一部分,其中孕育着正在形成的恒星。
黑狼星云非常巨大:它在天空中占据的面积相当于四个满月。这个相当大的尺寸,加上非常低的亮度,使其难以用肉眼辨别,这与煤袋星云等其他暗星云不同。此外,它的轮廓相对弥散,这使得直接目视观测尤为棘手。
正是长时间曝光摄影,特别是ESO超大型望远镜(VLT)拍摄的2.83亿像素图像,将黑狼星云展现在公众面前。位于智利帕拉纳尔天文台的望远镜使用特定滤镜捕捉了结构的细节以及暗云与背景电离氢之间的对比。这张于2024年万圣节发布的图像,完美地展示了现代成像技术如何揭示我们银河系暗黑区域隐藏的美丽。
这张烟斗星云(巴纳德59、巴纳德65-67和巴纳德78)的图像,由于其特殊的形状,显示了一条尘埃带遮蔽了银河系的一条带。 这个暗斑在蛇夫座用肉眼可见。
图片来源及 ESO/Y. Beletsky
烟斗星云是一片广阔暗星云,位于蛇夫座,距离地球约470光年(根据Alves & Franco, 2007的偏振测量数据为145 pc)。它因其独特的剪影而得名,该剪影让人联想到一个烟斗,有着清晰的烟杆和烟锅。这种非凡的形状使其成为夜空中最具辨识度的暗星云之一,尽管不如马头星云那么著名。
烟斗星云是一片广阔暗星云,位于蛇夫座,距离地球约470光年(根据Alves & Franco, 2007的偏振测量数据为145 pc)。它因其独特的剪影而得名,该剪影让人联想到一个烟斗,有着清晰的烟杆和烟锅。这种非凡的形状使其成为夜空中最具辨识度的暗星云之一,尽管不如马头星云那么著名。
与轮廓清晰的马头星云不同,烟斗星云的特点是弥散且渐进的边界。其边缘没有清晰界定,赋予其更飘渺的外观,使其更难完整拍摄。这一特性使得直接目视观测尤为困难,因为暗区和周围银河系之间的过渡非常微妙。烟斗向西延伸的“烟雾”,实际上是由更细小的尘埃丝状物组成,它们逐渐与布满星星的背景融为一体。
从北半球在夏季夜晚(6月至9月)可以看到烟斗星云,此时蛇夫座在天空中位置良好。它位于恒星蛇夫座θ星附近,为业余天文学家提供了有用的参考点。观测它需要远离任何光污染的非常黑暗的天空。星云足够广阔,可以用肉眼在银河带中识别为较暗的区域,但双筒望远镜或低倍率的小型望远镜可以欣赏其全貌。广角摄影是完整捕捉烟斗星云的理想方式,它结合了云的黑暗与背景银河系丰富恒星的对比。
Alves, F. O. & Franco, G. A. P. (2007). An accurate determination of the distance to the Pipe nebula. Astronomy & Astrophysics, 470, 597–603. doi.org/10.1051/0004-6361:20066759
Wikipedia. Horsehead Nebula. en.wikipedia.org/wiki/Horsehead_Nebula
NASA APOD (2025). The Horsehead Nebula. apod.nasa.gov/apod/ap251210
NASA APOD (2009). The Dark River to Antares. apod.nasa.gov/apod/ap090708
Wikipedia. Rho Ophiuchi cloud complex. en.wikipedia.org/wiki/Rho_Ophiuchi_cloud_complex
ESO (2024). New ESO image captures a dark wolf in the sky. eso.org/public/unitedkingdom/news/eso2416
ESO (2012). Ceci n'est pas une pipe — Curious dark nebula seen as never before. eso.org/public/news/eso1233
星云之所以被称为暗星云,是因为存在尘埃颗粒(通常覆盖着冰),它们阻挡并吸收背景恒星发出的可见光。这些非常密集的云是不透明的,从而在星空中形成了特征性的阴影区域。
恰恰相反。它们是物质非常丰富的区域,主要由分子气体(如氢气H₂)和尘埃组成。此外,它们是重要的恒星孕育场和行星摇篮,物质在此凝聚以诞生新的天体。
由于可见光被阻挡,天文学家使用其他波长,如红外线或无线电波。他们还依赖于分子“示踪剂”,例如一氧化碳(CO),它易于检测,其存在表明云中存在分子氢(H₂)。
马头星云标志性的形状和颜色源于光影的作用。背景的红色来自电离氢(H+)云,它被附近的恒星照亮而发光。“马头”本身是一个由气体和尘埃组成的致密云,它吸收了来自背景的这种红光,从而创造了我们观察到的黑暗剪影。
博克球状体是一种小型、孤立、致密且特别密集的暗星云,直径通常为几光年。与烟斗星云等广阔复合体不同,这些球状体通常单独出现在恒星背景上。它们的高密度使它们成为引力坍缩的绝佳场所,从而导致单个恒星或小型多星系统的形成。
有些可以。在非常黑暗且无光污染的星空下,像烟斗星云或煤袋星云这样广阔的暗星云可以用肉眼识别为较暗的区域,它们似乎“刺穿”了银河系乳白色的光带。然而,像马头星云这样更小或对比度更高的天体则需要望远镜和长时间曝光摄影才能显现。