我們的星系最黑暗的地方有什麼?

巴納德68星雲常被誤認為是太空中的黑洞,但實際上它是一個稠密、不透明的塵埃雲——目前是這樣

This photograph shows an unusual sky field in the Milky Way band. It is centered on one of the classical, dark globules, known as Barnard 68 (B68). It appears as a compact, opaque and rather sharply defined object against a rich, background star field.

巴納德68星雲(B68)的景象,這是一個距地球約500光年的黑暗而多塵的星雲。

ESO

現在,喜歡欣賞天體奇觀的人們比以往任何時候都更幸福。每天,至少有無數地面或太空天文臺傳來令人驚歎的新快照,每個天文臺都提供了外星世界、爆炸的恆星、碰撞的星系或任何其他天體物理現象的新景象。這些影像大多是對宇宙力量和難以想象的規模的讚歌,它們從史詩般的暴力中雕刻出令人驚歎的美麗。

但並非我們星系(或更遠)中的一切都是如此炫耀性混亂的結果。一些最引人注目的天體物體是安靜、穩定甚至平靜的——而且非常黑暗,它們不僅不發出可見光,而且實際上吸收它,創造出如此深邃的黑暗,以至於它們似乎是太空中切出的一個缺口。

這些陰影廣闊區域有許多別名——暗星雲、塵埃雲、星雲結——但我更喜歡稱它們為博克球狀體,這個名字是為了紀念研究它們的荷蘭裔美國天文學家巴特·博克而命名的。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


博克球狀體是宇宙塵埃的小而稠密的團塊;數百萬個散佈在我們的星系周圍。它們是冷的並且對可見光不透明,以至於直到最近,看到它們的唯一方法是在更明亮的背景物質的輪廓中。雖然不如它們的恆星工廠表親那樣引人注目,例如獵戶座星雲,但博克球狀體仍然可以製造恆星,儘管是以更手工的方式:它們一次製造一個或幾個,這些恆星大部分隱藏在塵埃深淵深處,遠離我們窺探的眼睛。

在我們用望遠鏡可以看到的所有暗球狀體中,我最喜歡的無疑是巴納德68,俗稱B68。它位於距地球約500光年的地方,是一個大致呈逗號狀的煤黑色雲,寬度僅為半光年,跨度約為五萬億公里。我們很容易看到它,因為它位於蛇夫座,以我們銀河系恆星密集的中心為背景。B68在我們看來是負空間,沒有恆星。

為什麼它如此黑暗?雖然主要由氫氣組成(就像我們星系中的幾乎所有其他物質一樣),但B68也含有豐富的碳。其中一些元素被鎖定在小分子中,例如一氧化碳,但其餘大部分反而存在於長而複雜的分子中,這些分子構成了天文學家通常所說的塵埃。塵埃的一個顯著(或消光)特徵是其阻擋可見光的能力。

塵埃雲確實可能非常黑暗。就B68而言,位於我們另一側的任何恆星的光線都將減弱15萬億。為了說明這一點,將我們天空中的太陽調暗這麼多會將其降低到四等星,即使在輕度光汙染的天空中也很難發現。如果您在B68的一側,而太陽在另一側,那麼太陽的光線在半光年的距離上會衰減到肉眼看不見的程度。

如此極端的黑暗使得B68——以及更普遍的博克球狀體——經常被錯誤地識別。幾年前,天文學家發現了巨大空間的存在,這些空間基本上沒有星系;這些被稱為宇宙空洞,可以跨越數百萬光年。唉,我見過很多關於它們的令人興奮的影片和文章,都用B68的影像來說明。作為一名天文學家,看到這個錯誤讓我很惱火,因為這些是非常不同的物體,但這也相當有趣,因為所討論的實際空洞比我們友好的附近博克球狀體大數百萬倍。

B68吸收光線的驚人能力依賴於數量驚人的少量塵埃。即使在其中心,也就是密度最大的地方,B68每立方厘米也只有不到一百萬個物質粒子。這聽起來可能很多,但在這裡地球上,它將被評為實驗室級真空——在海平面,我們星球的大氣層每立方厘米包含約1019個分子,這使得您呼吸的空氣比最佳狀態下的B68稠密10萬億倍

儘管B68具有包羅永珍的黑暗,但我們可以辨別出它的密度,因為像任何雲一樣,它在其外圍變得更加稀薄。這創造了一個有趣的情況:從我們的角度來看,我們可以透過其邊緣相對較薄的物質看到一些背景恆星,但是我們越靠近中心觀看,光線被吸收得越多。恆星在雲的周邊顯得明亮,但當我們靠近中心觀看時,它們會逐漸變暗。因為塵埃傾向於比紅光更好地吸收藍色光,紅光可以更容易地穿過,所以這些恆星不僅僅是褪色;它們還會變紅。而紅外光更容易穿過B68,因此調諧到這些波長的望遠鏡可以看到更多的恆星。天文學家可以使用這種變紅和變暗來測量雲內部有多少塵埃

使用其他技術,他們還可以測量B68的溫度。博克球狀體非常寒冷,B68也不例外,在其邊緣記錄到令人不寒而慄的-256攝氏度,在其中心降至僅-265攝氏度。這幾乎高於絕對零度!

然而,那微弱的溫暖足以支撐球狀體對抗自身的引力。B68質量不是很大,僅包含大約太陽質量的三到四倍,但這通常仍然足以引起引力坍縮。然而,微薄的內部熱量使B68膨脹,就像熱氣球一樣(或者,更準確地說,是一個極度寒冷、接近真空的氣球)。

但這種脆弱的僵局不會永遠持續下去。對B68的仔細觀測顯示,似乎有兩個不同的“核心”,它們由更高密度的物質組成,一個靠近其中心,另一個在其東南邊緣附近的粗短“尾巴”中(在本文上方照片的左下方)。無線電波觀測表明,這個尾巴曾經是一個獨立的、較小的雲,現在正在與B68合併,破壞了雲內部引力的微妙平衡。因此,B68現在可能正在坍縮,這意味著這片黑暗的雲可能真的有一個光明的未來:它將形成一顆恆星。

隨著物質向自身坍縮,中心密度會增加,溫度也會隨之升高。這將持續數十萬年,直到在雲的核心中,一顆恆星誕生(也許不止一顆,因為B68中有足夠的物質來形成幾顆類似太陽的恆星)。如果發生這種情況,雲中剩餘的幾乎所有物質都將被新生恆星的光吹走——也就是說,除了可能被恆星引力捕獲的一小部分,這些物質可能會凝結並依次坍縮,形成一個註定形成行星的物質盤。

誰知道呢?再過幾十億年,生命甚至智慧可能會在其中一些世界上出現,以至於在遙遠的未來,外星天文學家會向外窺視,想知道他們所看到的宇宙,這是他們不可能透過B68年輕的、吞噬星光的霧霾瞥見的景象。也許到那時,地球和太陽早已消失,銀河系也將變成一個非常不同的地方。即便如此,在這樣的結局中也能找到安慰,因為知道我們曾經以非常相似的方式開始;我們的太陽誕生於一個巨大的、塵埃昏暗的星雲中,該星雲最終點亮了數千顆其他恆星,一個恆星育兒所,就像它的宇宙孩子一樣,早已消散

宇宙中的一切都是短暫的,其中大部分是迴圈的。我們很榮幸能夠觀察我們現在所能觀察到的,即使我們所看到的是非常難以看到的東西。

© .