银河系照片怎么有的,是谁拍的?

飞天男警VIVO


处于地球上的我们可以通过地球外的卫星和探测器,拍出地球的全身或者某一部分照片


已经飞出太阳系日球层的旅行者一号如果愿意,它也能把太阳系全家福拍出来,只不过以它40多年前的像素只能拍到一个若有若无的小亮点,而围绕小亮点公转的行星们则完全淹没在了噪点中。

通过以上事实我们就能知道,给天体系统拍照就必须要远离天体系统或者干脆飞出天体系统,而银河系的直径是20万光年,太阳系所处的猎户座旋臂厚度也有几千光年,所以说以现在的技术水平,人类是绝无可能飞出银河系外给银河系拍照的。


那么在探测器无法离开银河系的情况下,我们在网上看到的银河系图片是怎么得来的呢?

答案是收集数据和观察临近星系

上世纪20年代美国天文学家埃德温.哈勃创立星系天文学之初曾按照外形将星系分为成椭圆星系,漩涡星系,不规则星系三种,我们的银河系和254万光年外的仙女座星系就都属于漩涡星系,所以在早期的银河系假想图就是以仙女座星系为蓝本绘制的。


在哈勃望远镜升空之后,大量高清的河外星系照片开始被天文学界归类认知,在新一轮的归类过程中银河系由成为了漩涡星系中的棒旋星系,而编号UGC 6093的星系则是目前发现的外形和银河系相似度最高的河外星系。

有了哈勃望远镜提供的棒旋星系照片,天文学家们通过估算银河系恒星数量(1000亿到4000亿颗)就能大致确定银河系主体结构,进而用计算机绘制出以太阳或者银心为原点的银河系全景图。



想要真正“看到”真实的银河系就需要离开银河系至少几十万光年,目前来看除了尚未可知的虫洞技术外暂时还没有办法实现这个“梦想”,不过从几十万光年外的银河系“上方”向下看着数千亿颗恒星组成的巨大星系,这种视觉效果一定很震撼。


宇宙探索未解之迷


我们无法拍摄出银河系的照片,“不识庐山真面目,只缘身在此山中”就是对这个问题最好的回答,那么我们所看到的银河系照片是怎么出来的哪?实际上是根据真实的恒星分布,再借助其它星系的样子模拟出来的。

首先我们需要对星系进行分类

1926年美国天文学家哈勃提出了按照星系结构对其进行分类,哈勃通过对大量星系的观测数据,大体上把星系分为几类:

椭圆星系:这一类星系质量和直径都很大,包含着大量的恒星,最大的椭圆星系直径可以达到50万光年。例如在地球上肉眼可见的仙女座星系就是椭圆星系,它也是本星系群的一员,这一类星系看不出特殊的结构,只是呈现椭圆形。椭圆星系细分还可以分为8种类型。

旋涡星系:外形看上去呈现旋涡状,有几条主要的旋臂,大量的恒星聚集在旋臂之上绕着中央核球运动,而中央核球大多数都是老年恒星聚集处。根据中心核球的形状,又单独分出来一种棒旋星系,我们的银河系就是棒旋星系的一种。旋臂是从中央棒状结构两端延伸出来的。

不规则星系:一般不能归类到旋涡星系和椭圆星系的都属于不规则星系,我们银河系的两个伴星系大小麦哲伦星系就是不规则星系。

各种太空望远镜的发射

我们处在银河系中,无法跳出去站在上帝视角来观看银河系,因为银河系的直径20万光年,厚度也能达到2万光年,我们所发射太空望远镜最多就是绕着地球飞行,而哈勃太空望远镜的继任者韦伯太空望远镜,也就会发射在第二拉格朗日点上,距离地表大约150万公里。通过这些望远镜我们可以观测到宇宙中大量的星系,它们主要就分为以上几种类型。

在地球上观测银心可以知道银河系中心是超大质量黑洞,呈现出长棒形,同时对于银河系内的一些恒星大体上的分布还是可以掌握的,如果银河系被分好类之后,就很容易知道它的外形了。

根据银河系的一些特点,再结合其他星系的结构数据,就可以模拟出银河系的上帝俯视图了。当然了人类认识恒星、认识星团、认识星系的过程是很漫长的,需要大量的天文学家付出一生去观测,最终得到数据,让我们越来越了解银河系。



科学黑洞


许多人不知道真正的银河系照片,是一副银河系全景图,这幅银河系全景图由斯皮策太空望远镜拍摄的200万张照片合成,具有200亿像素。

这是迄今为止人类拍摄的唯一一幅真正银河系实景图。是美国威斯康星大学一个科学团队,利用斯皮策空间望远镜10年拍摄的200万张图象,合成的一张360度银河系全景图。

这张照片实际上只拍摄了地球天空中约3%的区域,但却包含了银河系一半以上的恒星。这张200亿像素的照片,如果打印出来,需要一个体育场那么大的地方才能够展示,因此NASA决定发布数字版,方便全世界天文学家和天文爱好者们查询。

斯皮策空间望远镜由美国NASA于2003年8月发射升空,是人类送入太空最大的红外望远镜。斯皮策望远镜原计划服役2.5年,但迄今仍在工作。这张全景图是在2014年利用斯皮策望远镜10年拍摄成果合成出来的。

毫无疑问,这张图是迄今为止人类真正拍摄出来,并通过电脑合成的唯一一张银河系360度全景图。

但是,这张图当然不是银河系的全貌,也不是如今充斥网络的银河系俯视图、正视图、侧视图、仰视图。

那么这张图到底是一张什么样的全景图呢?实话告诉你,这张图实际上是站在我们地球位置,周天环顾我们周围的360度,在我们坐落的银河系猎户悬臂,距离银心2.6万光年的地方拍摄的。

实际上,我们看到的照片有点像孙悟空钻到铁扇公主肚子里,看到的是一幅身体内部全貌,而斯皮策是钻在银河系肚子里,拍摄到银河系从内向外的一幅全景图。

这不是一张可见光照片,而是红外线照片。

如果是光学望远镜,带着人类的视线望向银河系中心时,看到的是一个充满星辰又被大量尘埃遮蔽的区域,我们无法看到银河系中心。

而斯皮策望远镜的红外线波长比可见光长,可以穿透密集的星际尘埃,观测到更遥远的银河系中心地带。

但这是一张专业性很强的照片,一般吃瓜群众看得不甚明白,专业人士以及宇宙发烧友们却能从中得到许多信息。

不信大家可以看一看上面的这副全景图的微缩版,看能不能看出什么道道?如能勘破其中奥妙,恭喜你已经有相当高的专业水平!

现在流传在网络上的各种银河系照片,只是想象图,并非真实得银河系照片。

比较专业的想象图,是通过人类百年来对银河系的观测,以及对河外星系的观测,将大量数据输入到计算机中,通过数理运算建模得出的想象图。

这些想象图只能说可能接近银河系的真实样子,而且随着观测和科学技术能力的提升,这个想象图将会不断修正完善,越来越接近真实的银河系。

但人类很可能永远也无法拍摄到银河系全貌。

因为要拍摄到银河系全貌,必须跳出银河系,到距离银河系至少数万乃是数十万光年的地方,才能够拍摄到。

而人类现在连地球也没有走出去,到过月球的人才十几位,而月球距离地球才约40万公里,只是一位的哥十来年跑出得里程数。

人类飞得最远的无人探测器才距离地球200多亿公里,这艘探测器要飞出太阳系1光年的引力半径需要17000多年。

而我们银河系直径约20万光年,厚度1.3万光年,是一个具有棒旋结构的漩涡星系,有恒星1500亿~4000亿颗,质量约太阳的1.5万亿倍的较大星系,在本星系群约50个星系中排位老二。

这就是目前天文学界对银河系的基本认知。

就是这样,欢迎讨论。

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时空通讯


通常意义的全景图有两种,不知道LZ说的是哪种:

通过相机拍摄到的真实照片拼接成的全景图:

这张照片是真实的,是由两位法国摄影师跑遍全球,拍摄数千张照片拼接成的真正的图像,它不是想象,不是模拟的效果,是相机得到的真实的曝光数据

资料:摄影师拍摄千张照片合成银河全景图(图)_科学探索

还有一张比较有名的银河系高清照片,原始文件像素值高达81亿:

所以问题来了,我们身处银河系的内部,怎么会拍到这样一张银河系的全景图呢?

会产生这个疑问,一是可能不知道360度照片拼接是什么,二是可能对银河系的大小没有一个起码的概念。

关于360度照片拼接,大家一定见过这样的照片:


这张相片里,一条本来很直(看人的影子就知道原本是直的)的路,怎么变弯了呢!原理很简单,向正东拍一张照片,然后向左转30度,再拍一张,然后再转30度...一圈下来,回到原点,你得到了12张照片,它们来自12个不同的方向;然后你把它们按拍摄顺序并排放在一起,你会发现——它和上图差不多!上图中左侧的道路和右侧的道路来自两个相反的方向。

银河系全景图

这张图的两侧的方向,实际上和中间的方向是相反的,当你的目光看到正中间时,你看到的是银河中心的方向;而当你的目光移到最左端或者最右端时,你看到的实际上是背离银心的方向。是的你没猜错,图像的两侧实际上是衔接在一起的。

至于银河系的大小问题,这是一个被很多人由于糟糕的教学配图而误解了的问题。还是举个形象的例子,如果太阳直径只有1个篮球大小,那么离它最近的另一个篮球大约在8000公里外。如此空旷的星际空间导致银河的照片看起来就像是我们身处它的外部。

那些看上去花花绿绿美美的星系啊星云图,是在原图基础上调了一下曲线、饱和度、对比度等,那些星系的颜色也不是凭空着色的,而是真实的颜色,只不过原片是经过了长时间曝光或者多张不同波段的照片叠加的,所以经过处理后能从黑白调出原有的颜色;还有些压根就不是可见光波段的照片,这些照片的修正也只是将原本不应被人眼识别的波段渲染出一个伪色彩,而那些纹理和对比度则都是真实的。

如果你玩过深空摄影,就知道拍出的原片都是黑白的,但用软件做线性拉伸就能调出原有颜色。

这是天文爱好者拍摄的NGC5457星系:你应该能看出来它是有颜色的,只是饱和度很低:



这是哈勃拍摄的NGC5457星系(可见光多波段叠加)



哈勃的红外波段的NGC5457

据观测银河系、河外星系绘制的银河系模拟图



这种图就是模拟的效果图了,但它也不是凭想象力捏造出来的。那么怎么画出悬臂的呢,怎么知道中间亮周围暗的呢?

举个例子

站在广场,某一个瞬间,测到东边1米有一个小孩,南边3米一个美女,西北方向10米有一位老人....(注1)

每测到一人,就把它们画在一张纸上,你在纸的中央,他们的位置则按你观测到的位置等比例投射;

这样,虽然你身处广场之内,等到这张图画完时,你仍然可以得到一个广场所有人的分布,于是一张效果图就出来了。

那么该如何拍到一张真实的来自银河系外的照片呢?

太阳系位于银河系盘面以北26光年,距银心2.5万光年左右,这个位置的银盘厚度大概有几千光年,按8000光年算,我们以垂直于盘面的方向向北飞,即使达到光速,也要4000年后才刚刚勉强离开银河系,而目前人类的飞行器连光速的万分之一都达不到(旅行者1号的速度约为17km/s),你算算要多久才能飞出去?


科技无界


没有银河系的照片。我们看到的所谓银河系的正面图像都是艺术家的杰作。

银河系就像一个巨大的煎饼,我们在这个煎饼的边缘地带。所以我们看到的银河系是一个侧面,只能是一条明亮的线。我们还没有能力到一个极远又极高的地方去拍银河系的正面照。

但是艺术家描述的图像,也不是随意之作,而是根据像我们银河系的星系,比如仙女星系,以及其它棒旋星系的图形绘制的。

这张来自nasa的斯皮策太空望远镜的照片看起来像是一只漂浮在太空中的光剑,但它实际上是一个整体的星系。

我们对这个星系的观测有点像我们对银河系的观测:因为地球位于银河系内部,所以我们只能看到它的边缘而不是正面。但是我们靠近银河系的其他部分,使天文学家能够重建我们星系的外观。

2012年3月20日,ic342星系在nasa的斯皮策太空望远镜拍摄的这张图片中呈现出其尘埃的微妙图案。在红外光中,微弱的星光让位于在整个银河系的圆盘中发现的明亮的尘埃图案。

在我们看来,ic342几乎是正面的,它给出了一个清晰的、自上而下的关于其磁盘结构的图形。它就像我们自己的银河系。


冬哥谱科


只有拍的m31仙女星系,要吗[机智]



黑毛刷


外星人啊,以及可以来去自如的地球人呀,只要你能飞得出银河系,你也可以拍呀


乌龙峡剿匪记


当然是摄影师拍的了,还有摄影爱好者,反正我是拍不出来,虽然我也很喜欢摄影,但拍不出那么美的效果


一只摩羯小可爱


从理论和通过计算计与网络加的推演再现如国处影视雷同

听沙盘推演。


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