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春季星空中的球状星团与河外星系

2019-01-26 15:10阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1805650052

斗转星移、时光飞逝，转眼又到春季了。今天来聊一聊观测春季星空中的球状星团与河外星系。 先来一张春季星空的星图（观测点为中国南方中低维度地区） 春季星空中的球状星团与河外星系
图中标出的是比较明亮的深空天体。春季的夜晚，银河基本位于地平线附近。所以在春季的夜晚，人们往往看不到的银河（在天黑后和天亮前的短暂时间是可以看到的）。不过这也为观测球状星团与河外星系提供了良好的条件。球状星团在银河系中的分布基本在以星系核为中心的球形区域内（与其相对的是疏散星团主要分布在星系旋臂的盘形域内），也即在银河系的星系晕中也大量分布着球状星团。在春季的夜晚视野的方向正好是银河的星系晕。没有了星系盘密集恒星和尘埃的影响，对于观测球状星团来说是再好不过的了。
球状星团是一种非常致密的星团，一群古老的恒星聚集在相对较小的空间范围内。因此对于大多是球状星团来说使用小型天文望远镜目视观测很难分辨出星团中的恒星。当然例外总是存在的，典型的例子非半人马座球状星团NGC5139莫属。这是我们能够看到的最大的球状星团。NGC5139又被称作Ω星团。对于这个星团笔者有过多次的观测经验。记得第一次观测到它是在深圳西冲
的一个海边的山顶，使用的是一架75mm口径的大双通望远镜。视场中一个硕大的亮斑让人印象深刻。第二次是在云南丽江的云南天文台高美古观测站，使用80mm的小型天文望远镜第一次拍摄到了它的影像。第三次观测到它是在广东从化良口镇的阿婆六村，使用一架90mm口径1250mm焦距的折反射望远镜。巨大的星团几乎充满了视场，场景十分震撼。第四次观测是在广州市区的小区楼顶，同样使用80mm口径天文望远镜，搭配高灵敏度、高分辨力的QHY183C深空相机再次拍摄了这个星团（下图）。
春季星空中的球状星团与河外星系
NGC5139是能够通过目视观测分辨出其中恒星的为数不多的球状星团。目视观测建议使用8英寸以上口径的反射或折反射天文望远镜，照相观测的话小型折射望远镜也能够胜任。于大多数球状星团，例如M3、M5这样的球状星团，使用小型天文望远镜目视观测的效果更加接近于其附近的恒星，仅仅是略微弥散。对于没有经验的观测者，甚至很难将它们与附近的恒星区分开来。要想分辨星团中的成员恒星，一般还是需要借助照相观测。另外值得注意的是，NGC5139位于南天的半人马座。也就是说在国内也只有低纬度地区的人们才有可能观测到它，中高纬度是观测不到的。
在春季夜空中还有一个球状星团也是非常容易观测到的，那就是位于武仙座的球状星团M13。虽然它完全无法与Ω星团相比，但它依旧是北天中可以观测到的最大的球状星团。在广州市区晴朗无月的夜晚，笔者使用50mm口径双筒望远镜就可以观测到这个球状星团。下图拍摄于江苏盱眙龙泉湖。
春季星空中的球状星团与河外星系
对于球状星团的研究，在天文学中是一件非常有意义的事情。 早期，天文学家曾经尝试通过观测银河系中球状星团的分布来确定银河系的尺度。同时，球状星团中那些几乎与宇宙齐寿的古老恒星也是研究星系起源和演化非常好的素材。
值得一提的是，在春季的星空中还有一个著名的疏散星团——巨蟹座疏散星团M44，它又被称作“鬼星团”，因为它位于二十八宿的鬼宿中。这是一个非常明亮的疏散星团。
春季星空中的球状星团与河外星系
上面这张M44的影像拍摄于广东广州 市荔湾区。
在春季的夜空中虽然没有类似秋季星空中M31、M33这样的大视面河外星系。但可以观测到的河外星系类型与数量更多。同样是由于没有银河系密集恒星与尘埃的影响，使得这些河外星系观测起来更加容易。春季星空中也有很多天文爱好者所熟知的河外星系，例如猎犬座的M51惠而浦星系、大熊座M101风车星系和M81/82。其中M51、M81\M82甚至可以使用小型天文望远镜目视观测到（需要较好的观测环境），可见其亮度确实不低。当然，这里说的观测到基本等同于看到，观测星系的细节还是需要借助照相的方法。
春季星空中的球状星团与河外星系
上图的猎犬座M51惠而浦星系拍摄于江苏盱眙的龙泉湖。M51属于表面亮度较高的河外星系之一。
春季星空中的球状星团与河外星系
上图大熊座风车星系M101同样拍摄于江苏盱眙的龙泉湖。与M51相比，风车星系是一个表面亮度较低的河外星系。目视观测难度极大（反正笔者是没有目视观测到过），建议照相观测。
上图的大熊座M81/M82（左侧旋涡星系是M81，右侧不规则星系是M82）拍摄于广东从化的阿婆六村。这两个星系的表面亮度也不低。一般的小型望远镜都可以将它们收入一个视场。它们是完全不同的两种星系类型，其中M82也是星爆星系。
春季星空中的球状星团与河外星系
春季星空中有一些形态很有趣的星系，例如大熊座的M94星系就是一个例子。它有一个环状的星系晕，看上去颇为奇特。再就是M94的星系核亮度极高，使用小型望远镜目视观测的时候很容把它当做是一颗恒星。甚至笔者在开始拍摄它的时候也把它误认为是一颗恒星了。只有在深度曝光的影像中才看到了它的旋臂结构。
春季星空中的球状星团与河外星系
上图大熊座M94星系拍摄于江苏盱眙的龙泉湖。
室女座星系M104也是一个很有趣的星系。从地球上看去，它就像一个飞碟或者草帽。因此也被称为“草帽星系”M104星系核的亮度也很高。下面这张影像拍摄于广州市区的小区楼顶。
春季星空中的球状星团与河外星系
另外，位于大熊座的星系M106也是一个非常著名的河外星系。它属于旋涡星系的早期类型——赛弗特星系。下图拍摄于江苏盱眙的龙泉湖。
春季星空中的球状星团与河外星系
还有像猎犬座M63向日葵星系这样的典型的旋涡星系（下图）。M63的标志是那一道类似刀疤的尘埃带。
春季星空中的球状星团与河外星系
上图M63拍摄于江苏盱眙的龙泉湖
半人马座a星系NGC5128也是一个神奇的存在。它位于南天半人马座球状星团NGC5139的北侧。从形态分类上来看，半人马座a星系是一个巨型椭圆星系。但它与大多数椭圆星系不同的是有一条非常致密的尘埃带，其中仍然有大量的新生恒星。同时它还是一个非常强烈的射电信号源，其两侧的射电瓣延伸超过100万光年。
春季星空中的球状星团与河外星系
上图半人马座a星系拍摄于广东从化的阿婆六村。NGC5128的表面亮度也很高，目视观测难度不大，唯一的问题是它与Ω星团一样，只能在低纬度地区才能观测到。
从上面的几张照片也能看到，在一个不大的视场范围内往往可以观测到多个星系。其实最典型的还要数狮子座三重星系了。
春季星空中的球状星团与河外星系
这三个星系分别是M65、M66和NGC3628。它们位于狮子座的屁股下面。这三个星系都是漩涡星系，只是朝向地球的角度不同罢了。由于星系之间潮汐力的作用，它们的形态也发生了变化。最明显的是左侧NGC3628下方的潮汐尾。当然这个潮汐尾非常暗淡，不太容易被观测到。需要好的观测环境和长时间曝光的照相观测。上面影像拍摄与江苏盱眙龙泉湖。
其实，在春季的夜空中星系分布最多的天区还是在室女座，这里是室女座星系团中心的方向。它的位置大概在室女座、狮子座与后发座之间。这里可以观测的河外星系非常多，但是由于距离遥远，它们的视面都很小。
春季星空中的球状星团与河外星系
上面的星图标注了室女座星系团中比较明亮的部分星系。这些星系大多是可以被目视观测到的，不过也仅仅是看到而已。尤其是其中的巨型椭圆星系和旋涡星系的星系核，看起来类似恒星。只有通过照相观测才更加容易分辨。下面照片是位于室女座星系团中心方向的椭圆星系M87和左侧的马卡良星系链条。由于曝光不够充分，这幅照片的质量不是很高。不过我们依然可以从里面分辨出大量的河外星系。
春季星空中的球状星团与河外星系
下图是使用在线工具标注的影像，可见形态各异、秘密麻麻的河外星系、
春季星空中的球状星团与河外星系

河外星系是一类非常有趣的天体。这里给对星系起源与演化有兴趣的朋友推荐一篇不错的文章：《哈勃星系分类及星系形态演化和环境的关系》

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