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梅西爾的簡介

  查理士.梅西爾 (Charles Messier) (西元1730~1817 年)是一位從事彗星搜尋的法國天文學家。他將天空中一百多個容易與彗星混淆的深空星體編列成表,以避免將之誤判為彗星。其後梅西爾星雲星團表的重要性與日俱增逐漸,它已不僅是彗星搜尋者的寶典,更成為天空美麗星體的代名詞,因為它的範圍包羅萬象,從星雲、星團到系外星系都有。由於梅西爾星體均由小望遠鏡觀測發現,所以業餘觀測者多將之奉為圭臬,為一般天文愛好者最熟悉的星體。梅西爾星雲星團表也是深空星體觀測歷史上的里程碑,它是第一份詳實而正確的星體目錄,只有四個星體的資料有錯誤。現代版本的梅西爾目錄是經過梅西爾與其朋友 Pierre Mechain 增補過的,共計 110 個星體。天文學家透過對梅西爾星體的研究獲致了重要的成果,奠定了包括恆星演化的過程、星系團的確認與宇宙年齡等許多現代天文學重要的基礎。

梅西爾星雲星團表

查理斯‧梅西爾( Charles Messier 1730-1817 ),法國天文學家。他在找尋彗星期間,為了不讓天空中一百多個天體和彗星混淆,便把那些天體排列成表,這就是梅西 爾星雲星團表,簡稱梅西爾星表或梅氏星表。它不但是彗星搜索者的寶典,也是夜空美麗天體的代名詞,這些天體包括星雲、星團和星系,是業餘天文愛好者經常觀察的目標。經梅西爾的朋友 Pierre Mechain 改編後,現代梅西爾星表共收錄了110個天體,它是第一份詳盡而又可靠的天體目錄。

NGC 與 IC目錄

NGC 星表是由丹麥天文學家德雷爾( J.L.E. Dreyer)於1887年所編集的星雲、星團與星系總目錄,除了德雷爾本身的觀測資料外,他還統合了約翰‧赫協爾及其父威廉‧赫協爾的資料。後來,德雷爾等人又擴充了觀測,於 1888 年出版了具有 7,840 個星體的 NGC (New General Catalog) 完整星表,只是限於當時的天文知識發展,尚無法分辨銀河系內與系內的星體,但按照 1860.0 年赤經順序排列並描繪其形狀與特徵,故出版後經常為星圖編製及各種研究中引用。其增補星表 IC I (Index Catalog) 出版於 1895 年,IC II 則出版於 1907 年。這三部星表收錄的範圍包括球狀星團、散開星團 (有為星群)、擴散星雲、行星狀星雲、超新星殘骸與各類星系,相當詳盡,但其中有些為錯誤的登錄,並無任何星體。

NGC 星空目錄是由丹麥天文學家德雷爾於1887年編寫的。它總共包含約13000個天體,包括星雲、星系、星團、超新星遺骸以及一些類星體,數量繁多,描述詳細。

  現今用的梅西爾目錄中有數個星體爭議甚多,但總括來說計有:

超新星殘骸(SuperNova Remnant)×1個

星雲(Nebula)×7個

行星狀星雲(Planetary Nebula)×4個

球狀星團(Globular Cluster)×29個

疏散星團(Open Cluster)×28個

星系(Galaxy)×40個

星 團

星團是一堆聚集在一起的恆星,通常一個星團裡最少有 100 顆恆星或以上。星團可以分成開放星團(open cluster)或稱疏散星團,與球狀星團(globular cluster)等兩大類。有的稀稀疏疏地聚集在一起的稱為「疏散星團」,例如 M45 昴宿星團 (又名七姊妹星團) 、英仙座雙星團 。非常密集地聚集在一起的稱為「球狀星團」,例如 M3 獵犬座球狀星團和 M55 等。開放星團通常較年輕,含有數十個到數千個恆星,恆星的分佈很鬆散。

球狀星團

球狀星團通常較古老,含有數十萬至數百萬顆恆星,恆星很緊密地分佈在球狀區域內。在球狀星團的中心,恆星間的距離少於一光年。球狀星團為星系中高達數百萬顆星星的巨大集合,聚合成緊密的球狀,球狀星團會在本銀河(或其他星系)周圍構成鬆的暈,許多最老的星星亦在其中。如武仙座的M 13。NGC或IC裡不見得找得到球狀星團。其實球狀星團都會膨脹,只是膨脹的速度非常非常慢而已!球狀星團其實是處於重力的不穩定狀態。當它們的核心越來越密實的同時,最外層的恆星族群會漸漸向外飄移,最後,只有一些雙星系統留在星團的核心,而其他大部分原始的組成恆星都被銀河的重力潮汐彈移至遙遠的外層暈區。但是據我所知,這種球狀星團緩慢的膨脹現象目前尚無法直接測量出來。因為像星團這種「多體」系統的重力陷縮時間尺度單位為百億年。球狀星團並非處於重力的平衡狀態,其核心會逐漸收縮,同時,離散的恆星從核心彈散至外層暈區後,被銀河系巨大的重力潮汐所拉走。隨著演化的進行,星團核心內 2~3 顆恆星遭遇的頻率大幅升高,使星團大部分的重力位能儲存於密實的雙星系統中,這就是所謂的「重力熱變」(gravo-thermal catastrophy)。在這發生之前,大部分的恆星就都已經在遭遇過程中獲得足夠的動能而離開星團。在經過百億年的演化之後,星團的恆星數量從數十萬顆減少到幾百顆,那時恐怕就再也無法看出它是星團了。

銀河星團(galactic cluster)分佈於銀河系的旋臂內,由銀河內最年輕的恆星所組成,但也有一些較老的銀河星團,如 NGC 188 已有數十億年的歷史,便是一個例外,大部分的銀河星團都只有數千萬年的歷史,成員中也多是宇宙中最年輕、重元素含量最高的恆星。經過數百萬年來,銀河系的重力潮汐將數以千計的恆星從這些銀河星團中拖出來,彈射到星際空間中,太陽也許便是 45 億年前誕生於這樣的星團中。球狀星團(globular cluster)通常位於銀河的銀暈中,恆星數量可以達到十萬顆、甚至百萬顆以上,這些恆星自成一個成球狀的獨立單位。球狀星團的歷史通常在 50~150 億年間,包含了銀河中最古老的恆星,而巨大的球狀星團與「矮」星系之間的區別很模糊。

星 雲

星雲就是散佈在銀河系裏的密集氣體,由氣體與塵埃組成的雲氣,它們大多數是氫氣 (Hydrogen),通常延伸數光年之廣,因為吸收了在內的恆星的能量而發光。星雲是恆星誕生的地方,例如著名的 M42 獵戶座星雲,那裡的氣體正不繼聚集,形成新的星球。至於「行星狀星雲」,又是另一種星雲。行星狀星雲是超新星爆炸時,被彈出的氣體,它們在太空瀰漫,慢慢聚集形成新的恆星,稱為第二代恆星。這些氣體含有大量的重元素,如鐵 (Iron)、氧 (Oxygen)等,正是生命形成的必要元素。我們的太陽系就是這樣形成的。它們可能是死亡的星球,如超新星的殘骸及行星狀星雲;也可能是由剛誕生的新恆星照亮其周圍的氣體。

黑暗星雲

宇宙間瀰漫一些不發光的塵埃物質,稱為「黑暗星雲」。早在 1784 年,英國天文學家赫歇耳父子就注意到銀河中心有一些黑斑和暗條,當時他們以為那是銀河系裏一些沒有恆星的洞或縫。後來知道這是因為恆星前面的暗物質,擋住射來地球的星光而造成的。

有名的黑暗星雲有天鵝座的北美洲星雲,及獵戶座的馬頭星雲。其實黑暗星雲的質量比發光的星雲及恆星質量的總和還要大呢!

星 系

一般認為銀河系自轉是由瑞典斯德哥爾摩的天文學家 B. Lindblad 於1926 所發現的。1905 年,Kapteyn 發現如果扣除太陽的運動後,鄰近恆星的自行運動並非隨機,而是沿著類似的路徑流向天琴座方向。Lindblad 證明了這是由於銀河系自轉導致的結果。在此之前數年,天文學家 V. M. Slipher 曾提出根據其他「外」星系光譜的都卜勒效應顯示它們有自轉的情形。稍後,Jan Oort 證明恆星的沿徑速度可以在「差速自轉」星系模型下以簡單的幾何計算來解釋。某些星系由於碰撞等其他因素會改變其形狀,但大部分依舊保留著數十億年自行演化所導致的外型。至於細節部分則主要是根據星系的自轉速度與質量而有所不同。總歸來說,每一種因素都對星系形狀的影響都扮演著重要而不同的角色。

  銀河系(統稱為星系)目前己發現二千億個,而且還在繼續增加當中,星系與星系間的距離通常都很遠,以地球所在的這個銀河來說,距離最近的是仙女座大銀河M31,有230萬光年左右。

  我們所在的這個銀河直徑寬度約十萬光年,地球在距離中心三分之二的獵戶座旋轉臂上,我們太陽繞著整個銀河系旋轉一周約需二億六千萬年。我們的銀河系中心位於射手座與天蠍座中間,夏季時,若在無光害的地方可以看到一整條帶狀白雲橫越天空,南邊最亮的地方那就是銀河系的中心。

數個較近的銀河系會形成銀河團(或稱星系團),星系團與星系團之間則形成鍊珠網狀,分支延伸至整個宇宙,本銀河系所在之星系團稱之為本地群(Local Group)。

分類 :

螺旋星系(Spiral Galaxy)

不規則星系(Irregular Galaxy)

橢圓星系(Elliptical Galaxy)

A. 漩渦星系

i. 有明顯的盤狀結構與漩渦臂。

ii. 近20%的漩臂星系有明顯的棒狀核心,或稱為漩棒星系。

iii. 銀核含有塵埃與氣體。

iv. 包含有年輕與年老,熱或冷,暗或暗等各式各樣的恆星,分佈在不同位置。

v. 恆星形成的情形非常活躍。

B. 不規則星系:

i. 包含有豐富的塵埃與氣體,與各式各樣的恆星混在一起,

ii. 沒有明顯的核心與漩渦臂 。

iii. 例:大麥哲倫星雲、小麥哲倫星雲。

C. 橢圓星系:

i. 形狀是橢圓的,

ii. 沒有可觀測到的星際塵埃與氣體,

iii. 缺少年輕的亮星與漩渦臂,

iv. 絕大部分的恆星都是老而且質量小的恆星。

活躍星系(active galaxies)

每秒能發出相當於整個本銀河數百或數千倍的能量,正常星系(如本銀河系)可見光波段的輻射約為1037瓦,相當於二百億個太陽的輻射量,無線電波段的輻射約為1031瓦。活耀星系可見光波段的輻射約為1031瓦,但無線電波段的輻射可高達1042瓦。

星系的演化

目前最流行的想法是:星系的演化由星系的碰撞與相互吞食所主控。

其概念如下:

a. 小星系的運動會帶走星系之間的星際物質雲氣,

b. 橢圓星系可能是小星系碰撞後黏在一起的產物,

c. 漩渦星系可能是由好此個星系的交互作用,吞食,掠奪其他星系的星球與雲氣,

d. 小星系的來源是來自於早期宇宙的不均勻性。