但这并不是一个详尽无遗的清单

2019-06-11 05:59

宇航员steve smith小心翼翼地将stis从把它带进“发现号”航天飞机外轨道的保护外壳中移出。

r136是一个十分巨大并且年轻的稠密星团,它存在于我们银河系附近的麦哲伦星系的蜘蛛星云中。只有哈勃能在一个只有几光年的直径,形成时间少于两百年的稠密核心中应对单个的恒星。天文学家使用stis来获得在核心处单个火热明亮的恒星的紫外线光谱,并且在2016年公布有9个质量超过太阳质量100倍的恒星。这些被发现的恒星不仅极其巨大,还极其的明亮。总的来说这九颗恒星比太阳亮3千万倍。这个发现促使宇航员们去分析过去二十年stis的观测信息(可以在mikulski天文望远镜观测档案中找到) ,以找到更多存在于更遥远星团中的超大恒星的例子。一些超大恒星最近已经在矮星系ngc 5253中被发现了,并且这一研究还在继续搜索更多的案例。

阐释星际介质的结构

寻找木星的卫星上存在水的证据

stis测量了几百个以数十万英里每小时的速度从ngc4151星系(被认为存在一个超大质量的黑洞)核心流出的气结的速度。这是一个十分靠近中心黑洞的活跃星系核心的速度结构首次被如此精确地标记。(翻译:施恺 校对:sherry)

30年前,天文学家在地球上目睹了四百多年来最明亮的恒星爆炸事件之一。巨大的超新星sn1987a以相当于一亿颗太阳的能量从1987年2月23日它被发现开始连续闪耀了几个月之久。10年后,stis提供了一张史无前例的照片,几光年宽的灼热发光气体像戒指一样环绕着sn1987a。狭长的光谱仪观察着整个戒指系统,解刨着它的光并且制作出一张戒指的细节图,其构成颜色对应着氮,氢和硫三种元素。通过把这个戒指区分成不同组成元素,天文学家组合成了一张照片来解释戒指是怎样形成的。

确认在地球以外的世界有液态水的存在对于寻找适合人类生存栖息的星球是十分关键的。stis拍摄的图片显示在木星冰冷的卫星欧罗巴上发现了疑似的水流。天文学家在卫星运行过木星时观察欧罗巴星体盘面的边缘,发现了这些像手指样的喷出物。欧罗巴星可能真的是一个在地球以外的适合生命成长的地方。如果这些喷气般的羽状物来源于地下的海洋,它们可能像电梯一样把深处的海水带到欧罗巴星的表面,在那到访的宇宙飞船可能可以采集星球的样本,研究其可居住性,甚至探寻生命的存在。这提供了一种便利的方法,不用在几英里厚的冰层上钻洞取样就可以得知那片海洋的化学成分。

星际介质是指恒星间的所有物质。这是典型的低密度物质,极难了解。stis凭借着其紫外线灵敏度和相当高的光谱分辨率,成为了理解宇宙最首要的仪器。科学家们用恒星或者其他明亮的光源当做背景光来观察介入的物质。他们通过吸收背景光间接地“看见“这些物质。星际介质并不是完全均匀的。有些地方密度大些,有些地方密度小些,同时,不同的块状物以不同的速度移动着。stis 提供速度的信息用以分析星际介质的细节。通过使用stis,科学家们可以决定该物质的物理状态,沿着视线区分不同密度地方的成分和气体的类型。

想象一下围绕着绘架座β的尘盘

stis也揭示了另一颗木星的卫星ganymede上有可能存在次表层海洋。stis通过观察卫星冰面上的极光找到了证据。这些极光与卫星的磁场有关,它们向下延伸至ganymede的地核。盐湖会影响磁场的动力因为它与木星本身的巨大磁场有联系,这个巨大磁场完全覆盖住了ganymede。因为望远镜无法看到行星或者卫星内部,通过极光研究磁场是一种探寻其他星球内部的特殊方法。

揭开巨大恒星海山二星(eta carinae)的秘密

照片来源:nasa

追溯星系际介质的演变

测量来自活跃星系核心的外向流

摄谱仪的观测信息也揭示了宇宙演化中天体发生的变化。stis还开创了高对比度成像的新领域——捕捉明亮天体(例如伴随着模糊物体的星星)附近较模糊物体(比如行星,圆盘和喷流)的艺术。这个装置对大范围的光谱都十分敏感,从紫外线到可见光再到近红外线。有关stis的研究已经阐明了多方面的大量天文学话题。以下是一些例子,但这并不是一个详尽无遗的清单。

描述围绕着另一个星球的大气

确定星系中心黑洞的质量

天文学家用stis首次直接对绕恒星运行的行星的大气进行化学成分分析。这个事件打开了对太阳系外行星探索的新篇章,天文学家从此可以比较绕其它恒星运行的行星们的大气,并且可以寻找地外生命的化学生物标记。这个绕着像太阳一样的恒星运行的行星名叫hd 209458。当其从母星前面运行过时,它的大气构成得以被探索,这让天文学家有史以来第一次看到恒星的光透过行星的大气层显现出来。 科学家们在行星的大气层中检测到了钠元素的存在。他们实际看见的钠元素了比预测的木星级别行星拥有的更少,这引发了一种猜想,即外星大气中高海拔的云可能挡住了部分光线。

在执行哈勃太空望远镜的第二次任务时,宇航员steve smith(在机械臂上)引导stis进入指定位置,mark lee负责协助。这个安装过程发生在1997年2月,历史上第81次航天飞机任务,也是发现号航天飞机的第22次航天飞行。

一圈由温度十分高的气体组成的光晕围绕着银河系。因为这些气体充满大量能量,它只有以光谱特征的形式在像stis这样的仪器的紫外线波段中才能被看见。stis拥有极高的光谱分辨率,通过观察多层气体中每层的原子的光谱特征来帮助科学家们辨别和理解光晕结构的复杂性。除了那些被困在光晕之中的温度极高的气体,还有些气体从星系之间的被称为星系际介质的区域落入银河系之中。其它在光晕中的气体来自在银河系的圆盘中恒星的形成过程。超新星和来自恒星的风可以把这种物质吹到银河系平面外,直到进入银晕中。这些气体冷却下来并且密度变得更高,其中一些气体以雨的形式落回所谓的“银河喷泉”中。stis帮助科学家们理解着这些复杂的过程。

这个功能全面且十分高效的装置将一个摄像机与一个摄谱仪组合在一起,它可以将光线分离成它的组成颜色——或者波长——以此来提供一个被观察物体的“指纹”。这个“指纹”可以告诉我们观察对象的温度,化学组成,密度及其运行方式。

解析超新星1987a的构成

1984年,绘架座β是首个被发现拥有明亮的由略微散开的尘埃和碎片组成的圆盘的星体。从那以后,这个有两千万年历史的恒星就被用哈勃和路基望远镜严密地监视着。天文学家用stis在1997年和2012年拍下了至今最详细的关于这个巨大的、侧立的、充满气体和尘埃的圆盘的照片。天文学家发现这个圆盘的尘埃分布在15年的时间里几乎没有变化,尽管圆盘的整个结构是像旋转木马一样环绕着行星运行的。

宇航员用stis对超过30个星系进行了统计调查,以此来寻找它们中间存在巨大黑洞的证据。stis可以精确地测量出黑洞附近气体和星体的速度,而根据这些的数据能够得到关于黑洞质量的信息。调查结果展现了一个星系演变的总体情况,以及星系与其中巨大黑洞的成长情况的关联。哈勃望远镜得到的证据倾向于认为巨大的黑洞并不是在星系诞生之前就存在,而是通过从星体和气态介质的中心区精确捕捉一定比例的质量,从而与该星系一同演化。

在一个巨大的星团中发现超大恒星

逍遥摘要:祝哈勃望远镜光谱摄制仪(stis,spacetelescopeimagingspectrograph)20岁生日快乐!1997年2月,宇航员在执行第二次维修任务期间,将stis安装在望远镜上。

理解银晕的成分

照片来源:nasa/esa

这对极不稳定,易爆发的巨型恒星海山二星已经激起天文学家兴趣很久了。在2009年,stis对观测到的一场发生在19世纪晚期的火山爆发的喷出物进行了分析,确定了光谱两极附近狭窄区域透露的化学成分信息。光谱结果显示在19世纪,火山爆发喷出物中已经含有铁和镍。stis同样揭示了海山二星的内部物质了被来自eta a星的风流持续冲击并被带走(eta car a 是主恒星,eta car是一个表面更热,但是体积较小的恒星)。在氩里发现的一个模糊的结构证实了由eta car b 的紫外线辐射激起的交互风流的确存在。eta car a是夜空中可见的最大并且最明亮的恒星之一。因为其极其大的质量,和其他恒星相比,它十分的不稳定,而且能量消耗得很快。这样巨大的恒星的寿命也相对的短,科学家预计eta car将会像超新星一样在10万年内爆炸。

天文学家已经花了很长的时间寻找在宇宙大爆炸时产生的大量氢元素,但这些元素似乎以某种方式消失了。这些气体几乎占据了宇宙中“普通”物质的一半——剩下的被封锁在星系中。在一次大规模的关于近地宇宙的研究中,天文学家用stis最终发现了这种在星系间消失了的物质。星系间的这个空间被称为星系际介质,它从就我们的银河系外延伸到被天文学家观察到的最远的区域。stis观察到的星系际介质显示消失的氢元素仍然存在于星系间的十分分散的云层中。这个证据清楚地阐明了宇宙的大规模结构并且提供了星系如何逐渐变大的信息。它同时证实了一个关于如此多氢元素在大爆炸宇宙产生的前几分钟是如何产生的基础模型。