哈勃震撼星雲照片背後的奧秘：聞名遐邇的「創生之柱」

北京時間4月9日消息，據國外媒體報道，宇宙中有一處神奇的天體，由氣體和塵埃構成，外形如同三根高高矗立的煙囪。光線需要數年時間，才能從這些煙柱頂端傳到底部。哈勃望遠鏡為其拍攝的照片至今仍是最聞名遐邇的天文照片之一。該天體便是著名的「創生之柱」（Pillars of Creation），是鷹狀星雲的一部分。

但如果你用自己的望遠鏡觀察創生之柱，所見之景將大不相同。我們看到的外太空圖片一般都經過了上色和加工，方能呈現出更多的重要細節。由於「創生之柱」的廣泛流傳，天文學家向公眾呈現宇宙圖片的方式或許也因此改變。

「由於公眾希望看到這樣的照片，很多人都開始按這種方式處理在媒體發布會上發表的圖片。」亞利桑那大學天文學家、該圖片的創作者之一保羅·斯科文（Paul Scowen）指出，「這大大影響了公眾獲知和消化哈勃望遠鏡收集的數據的方式。」

圖為2015年哈勃望遠鏡25周年紀念日時，用新照相機拍攝的「創生之柱」新圖片。

創生之柱是鷹狀星雲的一部分。鷹狀星雲又名M16星雲，含有成千上萬顆恆星和孕育這些恆星的塵埃雲。創生之柱中也有一些黯淡的氣體團，今後可能會坍塌並形成新的恆星。鷹狀星雲長約70光年，寬約55光年。與之相比，創生之柱僅佔了一小部分，最高的一根柱體高度也不過4光年。

這張著名的「創生之柱」圖片由一支天文學家團隊於1995年利用哈勃太空望遠鏡拍攝的照片製作而成。哈勃望遠鏡圍繞地球運行，利用一面較大的凹面鏡收集光線，然後將光線反射到較小的次級鏡面上，最後再將光線反射回來，使光線從凹面鏡中間的小孔射入儀器中。哈勃望遠鏡上安裝了多種儀器，能夠從不同方面對接收到的光線進行分析。

拍下「創生之柱」照片的儀器名為「第二代廣域和行星照相機」（簡稱WFPC2），它由四台照相機組成，天文學家需對這些照相機拍攝的照片進行合成處理。每台照相機負責拍攝最終照片的四分之一，但其中的「行星照相機」（PC）拍攝的是放大圖像，需要按比例縮小，因此最終圖片的右上角比其它部分小得多。斯科文指出，將所有數據進行校準也許是最具挑戰性的一件工作。

這張圖片放大的程度其實有限。假如「創生之柱」的亮度達到了肉眼可見的程度，你便能看到，它在夜空中的大小甚至超過了滿月的十分之一。而這也正是哈勃望遠鏡的傑出之處：它能夠接收來自遠處黯淡天體的微弱光線，然後將信息一點一點地拼接成圖片，就像用無數個小點繪製連環漫畫一樣。

但和連環漫畫不同，我們無法同時分析哈勃望遠鏡所接受光線的所有顏色或波長。研究人員只能用濾波片將大部分光線過濾掉，每次只分析某種具有科學研究意義的波長。就這張「創生之柱」照片而言，研究人員感興趣的是由特定處於激發態的氧、氫、硫原子釋放的光線。

圖為用於研究鷹狀星雲中恆星形成情況的「創生之柱」原始圖片。由於參與拍攝的四台照相機之一專負責拍攝放大圖像，在合成時為適應其它圖片大小，又進行了縮小處理，因此右上角留下了黑色的一塊。

通常來說，這種方法會生成一張黑白照片，此外只能分別呈現出氧原子釋放的波長502納米的光線、氫原子釋放的657納米光線、或者硫原子釋放的673納米的光線，分別表現為綠光和兩種難以辨別的紅光。如果一張照片僅由黑白紅或黑白綠三色構成，顯然難以吸引公眾的興趣。因此，研究人員將三張圖片結合在一起，將氧原子釋放的光線呈現為藍色、氫原子呈現為綠色、硫原子為紅色。

有些人可能感覺受騙了。但美國康涅狄格大學天文學家凱特·惠特克（Kate Whitaker）表示，雖然你可以用大型望遠鏡在沒有月光的夜晚觀察到「創生之柱」，但「由於地球大氣的遮擋，你用自家後院的望遠鏡永遠觀察不到這樣的情景，看不到哈勃望遠鏡拍攝的圖片中的眾多細節」。並且斯科文指出，研究人員從未聲稱這就是「永恆之柱」真正的外觀。相反，這些是哈勃望遠鏡實際收集的、以更具科學意義的方式呈現出來的數據。

圖為用於合成著名的「創生之柱」圖像的三張分光圖片。左一僅顯示由氧原子釋放的光線，被研究人員處理為藍色。中間為氫原子釋放的光線，處理為綠色。右一則是硫原子釋放的光線，處理為紅色。

圖為2015年哈勃望遠鏡僅用紅外光拍攝的「創生之柱」照片，可以看出氣體柱內部和周圍形成的眾多恆星。該照片僅用了兩種色彩，波長1100納米的紅外光被呈現為藍色，1600納米的光線呈現為黃色。

新攝製了鷹狀星雲圖像，甚至嘗試過繪製它的三維圖像。可見光幾乎無法穿透星雲的塵埃，但如果僅用紅外光觀測，便能一瞥「創生之柱」的內部結構。憑藉這一方法，科學家還發現了鷹狀星雲中形成的大量恆星。還有研究人員藉助NASA的錢德拉X射線天文台，繪製了該星雲發射的X射線分布圖，其中呈現出了在「創生之柱」最大的一根柱體頂端新形成的恆星釋放的光線。

有些人擔心，「創生之柱」如今已經不復存在了。因為用紅外光拍攝的照片顯示，一次超新星爆發正在向其逼近。也許人們曾在一千年前在夜空中看見過這顆超新星，但假如「創生之柱」已被它摧毀，其毀滅時發出的光線至今尚未傳到地球上。不過，近期收集的數據似乎顯示，「創生之柱已被摧毀」之說並不成立。

無論如何，這將照片必將在天文學的歷史上留下難以磨滅的一筆。斯科文表示：「今後，它仍將是哈勃望遠鏡拍攝的最受歡迎的照片之一。」

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