最终边际：夜阑的星系漫游指南 02
星空为何如此多彩？：简单的星辰色彩学
文/ 夜阑闻雨声
引言
这个系列是夜阑在她小型简陋电子设备上写下来的人类在星系间的漫游轨迹。它的封面上虽然没写着“不要惊慌”，但却致力于带你慢慢悠悠地游览可知宇宙里一些最美最浪漫的景点。如果有一天，你我想独自或者带上重要之人去仙女星系的尽头漫步，或是去猎户座分子云团间冒险一周，这册指南也算是提前打了个草稿。
NASA的哈勃望远镜放大了令人着迷的面纱星云的一小部分，这个在天鹅座方向的星云是一场超新星爆发的遗产。| Credit：NASA/ESA/Hubble Heritage Team
银河中起航
天际的银河始终流淌在人类的历史文化之中。中国古代有“黄河之水天上来”，相信在河上撑舟数月，便能驶上天边。古希腊人将信奉的神明赋于星座之中，把夜空中的涓涓流水比作天后赫拉不经意洒下的乳汁。
人类对地球夜空中那条明亮的雾状带着迷不已，但数千年的时光过去，直到伽利略第一次将望远镜对准银河，才发现它是由数以万计的恒星构成的。十八世纪，人们意识到地球所在的太阳系很有可能是银河的一员，而天文学家们也发现了其他星系的迹象。这一切终于都在二十世纪中哈勃测量了附近星系的距离和移动速度后得到了认可。而现在，通过先进的光学设备和发射到太空中的哈勃望远镜，我们得以用相机捕捉到宇宙深空中亿万光年外的星光，在遥远的星系静静地向我们散发着光芒。
银河 | Credit: NASA
可再遥远的距离，也无法阻挡人类想去理解星辰的好奇心。向我们掷来的光子不仅带来了星光和五彩斑斓的世界，更是为我们携带着星辰的来信。看着这些美丽绚烂的星系照片，你是否有过疑问，他们的颜色究竟有什么意义？科学家们将疑问付诸于行动，压榨着望远镜为我们带来的每一丝光学信息，终于揭开了深空天体的朦胧面纱。
为了能够更好的体会星系和他们交互时的美丽，在我们有必要在驶向下一个星系目的地前做一个计划外的短短停靠，看看它们究竟是什么，如何形成的，那些五彩斑斓的颜色到底是如何产生的。
婴儿蓝，夕阳橙
上一回我们目睹了银河系与仙女星系的相撞。无人能抵御两朵湛蓝的浩瀚星系相撞时的震撼之美。然而不知道你是否注意到，除却形状的改变，两团耀蓝色的星系混合在一起竟成了一抹橙红。这是怎么回事呢？
银河系与仙女星系相撞的模拟动画，详见上集。
在地球自然环境中，许多生物为了吸引配偶着上了艳丽的色彩，然而星系的多彩并非是为了美丽动人、或者吸引其他星系的。回忆中学化学课，我们也许还记得发光现象，实际上是由于原子极度兴奋的电子跳上高层轨道，又在落回去时发射能量而产生的。一颗恒星体内无以计数的原子在裂变中兴奋地吐出辐射能量，才将光芒不断地推到亿万光年之外。从某种意义上来说，恒星就像是黑暗中烧红的黑炭，随着温度的不同散发出不同的色彩。
我们的太阳有着黄色的光芒，在恒星中并不能算得上是个头太大。比太阳质量要小的恒星发红光，温度稍微低上一些，燃烧得也较慢；而比太阳要大上一些的则发出白光；大八倍以上的恒星则散发出绚丽的蓝光，但寿命却如昙花一现般短暂。
恒星的光谱，B级星最大寿命最短也最热 | Credit: 中国数字科技馆
我们看到的星系中蓝色的部分便是由这些大个子蓝星组成的。星系中的大片蓝色也告诉我们另一个讯息——这个星系流淌着刚形成的、搏动的新鲜血液，在夜空中肆无忌惮地闪耀着蓝光，享受着年轻的特权。
当大一点的恒星大限将至，冷却下来后，便和小恒星一起散发出更为橙红的色彩。这就是我们在星系中看到的暖色系的光团。橙红色代表着一个星系已经衰老的部分。如果一整个星系都显示出橙红色，也便意味着他已经很少有年轻的新星诞生了。
M51涡状星系是一对交互星系——左边的大螺旋星系有着蓝色的光尾，粉色的光点是正在新生星辰的区域，上面深褐色的脉络是尘埃和气体的阴影；右边的M51B是一团较小的椭圆星系。
为什么星系的中心、以及两个蓝色螺旋星系相撞后形成的大光团是橙红色的呢？这和星系中心大体都存在的巨大黑洞有关。每个星系的中心都有至少一个巨大无比的中心黑洞，不像一般的星级黑洞——只有太阳的数倍到数十倍大，这些黑洞有着百万甚至上亿倍太阳的质量。
在两个星系相撞时，星系中的大量气体会在这个过程中流失。从前，天文学家认为橙黄色的垂老星系不能再孕育新的恒星，是因为他们缺少新星形成所需的冷气体。然而新的研究表明，很多橙色椭圆星系都拥有所需的冷气体，然而很有可能被其中巨大的黑洞加热，或是随着黑洞上方喷射出去的物质一同被散发到了星系外。这同样也解释了为什么类似于银河系和仙女星系的螺旋星系中心偏向橙红色。
粉色朝霞
除却蓝色和橙红色以外，另一点引入瞩目的是星系中散布的粉色光芒。乍一看，我们可能会认为那是红色的恒星——然而它们的光谱却与红色的恒星展现出微妙的不同。实际上，那些粉红色的亮点代表着正在形成的新生命！它们是一团团被正在诞生过程中的恒星所加热并点亮的离子化氢气团，在宇宙中彰显着新生的喜悦。（见上图，M51星系中粉红色的亮点。）
这些气团的色彩指向了另一个话题——星云。和星云一样，这些粉色新生气团的光并不是由恒星所发出的，而是由于离子化的气体。这也是使得星云比星系更加炫目多彩的原因：氢气艳红，氦气碧蓝，在虚无的空间中点亮一片色彩。星云不仅仅是星辰间的气体和尘埃，更是整个宇宙的基石。无论是在星系之外还是在星系之中，离子化的氢气和氧气在宇宙中跳跃，等待着路过的星星或是临近的一次超新星爆发，便逐渐冷却，形成新的星星。
猎户座大星云，最美丽和出名的星云之一。 | Credit: ESO/G. Beccari
这些明亮的色彩不仅仅告诉了我们这些气体的组成，更泄露着创世之初的秘密。恒星的生命与演化、以及星云的游荡与凝固，是你我生命最根本的来源。人类生长于地球，但凝视宇宙历史中更古老的过去，你我都是星辰的孩子，在宇宙的演变中诞生，在无数摄人心弦的色彩中被奇迹地赋予了生命。
We are bits of stellar matter that got cold by accident, bits that gone wrong.
你我都来自星辰，在巧合中冷却，是星星坏掉的碎屑。
——亚瑟·爱丁顿爵士，《纽约时代》杂志, 1932年10月9日.
下一回 --> 四场婚礼一场葬礼——涡轮星系、触须星系等的爱情故事
独发原创，切勿转载。
网友评论