銀河系照片怎麼有的,是誰拍的?

飛天男警VIVO


處於地球上的我們可以通過地球外的衛星和探測器,拍出地球的全身或者某一部分照片


已經飛出太陽系日球層的旅行者一號如果願意,它也能把太陽系全家福拍出來,只不過以它40多年前的像素只能拍到一個若有若無的小亮點,而圍繞小亮點公轉的行星們則完全淹沒在了噪點中。

通過以上事實我們就能知道,給天體系統拍照就必須要遠離天體系統或者乾脆飛出天體系統,而銀河系的直徑是20萬光年,太陽系所處的獵戶座旋臂厚度也有幾千光年,所以說以現在的技術水平,人類是絕無可能飛出銀河系外給銀河系拍照的。


那麼在探測器無法離開銀河系的情況下,我們在網上看到的銀河系圖片是怎麼得來的呢?

答案是收集數據和觀察臨近星系

上世紀20年代美國天文學家埃德溫.哈勃創立星系天文學之初曾按照外形將星系分為成橢圓星系,漩渦星系,不規則星系三種,我們的銀河系和254萬光年外的仙女座星系就都屬於漩渦星系,所以在早期的銀河系假想圖就是以仙女座星系為藍本繪製的。


在哈勃望遠鏡升空之後,大量高清的河外星系照片開始被天文學界歸類認知,在新一輪的歸類過程中銀河系由成為了漩渦星系中的棒旋星系,而編號UGC 6093的星系則是目前發現的外形和銀河系相似度最高的河外星系。

有了哈勃望遠鏡提供的棒旋星系照片,天文學家們通過估算銀河系恆星數量(1000億到4000億顆)就能大致確定銀河系主體結構,進而用計算機繪製出以太陽或者銀心為原點的銀河系全景圖。



想要真正“看到”真實的銀河系就需要離開銀河系至少幾十萬光年,目前來看除了尚未可知的蟲洞技術外暫時還沒有辦法實現這個“夢想”,不過從幾十萬光年外的銀河系“上方”向下看著數千億顆恆星組成的巨大星系,這種視覺效果一定很震撼。


宇宙探索未解之迷


我們無法拍攝出銀河系的照片,“不識廬山真面目,只緣身在此山中”就是對這個問題最好的回答,那麼我們所看到的銀河系照片是怎麼出來的哪?實際上是根據真實的恆星分佈,再借助其它星系的樣子模擬出來的。

首先我們需要對星系進行分類

1926年美國天文學家哈勃提出了按照星系結構對其進行分類,哈勃通過對大量星系的觀測數據,大體上把星系分為幾類:

橢圓星系:這一類星系質量和直徑都很大,包含著大量的恆星,最大的橢圓星系直徑可以達到50萬光年。例如在地球上肉眼可見的仙女座星系就是橢圓星系,它也是本星系群的一員,這一類星系看不出特殊的結構,只是呈現橢圓形。橢圓星系細分還可以分為8種類型。

旋渦星系:外形看上去呈現旋渦狀,有幾條主要的旋臂,大量的恆星聚集在旋臂之上繞著中央核球運動,而中央核球大多數都是老年恆星聚集處。根據中心核球的形狀,又單獨分出來一種棒旋星系,我們的銀河系就是棒旋星系的一種。旋臂是從中央棒狀結構兩端延伸出來的。

不規則星系:一般不能歸類到旋渦星系和橢圓星系的都屬於不規則星系,我們銀河系的兩個伴星系大小麥哲倫星系就是不規則星系。

各種太空望遠鏡的發射

我們處在銀河系中,無法跳出去站在上帝視角來觀看銀河系,因為銀河系的直徑20萬光年,厚度也能達到2萬光年,我們所發射太空望遠鏡最多就是繞著地球飛行,而哈勃太空望遠鏡的繼任者韋伯太空望遠鏡,也就會發射在第二拉格朗日點上,距離地表大約150萬公里。通過這些望遠鏡我們可以觀測到宇宙中大量的星系,它們主要就分為以上幾種類型。

在地球上觀測銀心可以知道銀河系中心是超大質量黑洞,呈現出長棒形,同時對於銀河系內的一些恆星大體上的分佈還是可以掌握的,如果銀河系被分好類之後,就很容易知道它的外形了。

根據銀河系的一些特點,再結合其他星系的結構數據,就可以模擬出銀河系的上帝俯視圖了。當然了人類認識恆星、認識星團、認識星系的過程是很漫長的,需要大量的天文學家付出一生去觀測,最終得到數據,讓我們越來越瞭解銀河系。



科學黑洞


許多人不知道真正的銀河系照片,是一副銀河系全景圖,這幅銀河系全景圖由斯皮策太空望遠鏡拍攝的200萬張照片合成,具有200億像素。

這是迄今為止人類拍攝的唯一一幅真正銀河系實景圖。是美國威斯康星大學一個科學團隊,利用斯皮策空間望遠鏡10年拍攝的200萬張圖象,合成的一張360度銀河系全景圖。

這張照片實際上只拍攝了地球天空中約3%的區域,但卻包含了銀河系一半以上的恆星。這張200億像素的照片,如果打印出來,需要一個體育場那麼大的地方才能夠展示,因此NASA決定發佈數字版,方便全世界天文學家和天文愛好者們查詢。

斯皮策空間望遠鏡由美國NASA於2003年8月發射升空,是人類送入太空最大的紅外望遠鏡。斯皮策望遠鏡原計劃服役2.5年,但迄今仍在工作。這張全景圖是在2014年利用斯皮策望遠鏡10年拍攝成果合成出來的。

毫無疑問,這張圖是迄今為止人類真正拍攝出來,並通過電腦合成的唯一一張銀河系360度全景圖。

但是,這張圖當然不是銀河系的全貌,也不是如今充斥網絡的銀河系俯視圖、正視圖、側視圖、仰視圖。

那麼這張圖到底是一張什麼樣的全景圖呢?實話告訴你,這張圖實際上是站在我們地球位置,周天環顧我們周圍的360度,在我們坐落的銀河系獵戶懸臂,距離銀心2.6萬光年的地方拍攝的。

實際上,我們看到的照片有點像孫悟空鑽到鐵扇公主肚子裡,看到的是一幅身體內部全貌,而斯皮策是鑽在銀河系肚子裡,拍攝到銀河系從內向外的一幅全景圖。

這不是一張可見光照片,而是紅外線照片。

如果是光學望遠鏡,帶著人類的視線望向銀河系中心時,看到的是一個充滿星辰又被大量塵埃遮蔽的區域,我們無法看到銀河系中心。

而斯皮策望遠鏡的紅外線波長比可見光長,可以穿透密集的星際塵埃,觀測到更遙遠的銀河系中心地帶。

但這是一張專業性很強的照片,一般吃瓜群眾看得不甚明白,專業人士以及宇宙發燒友們卻能從中得到許多信息。

不信大家可以看一看上面的這副全景圖的微縮版,看能不能看出什麼道道?如能勘破其中奧妙,恭喜你已經有相當高的專業水平!

現在流傳在網絡上的各種銀河系照片,只是想象圖,並非真實得銀河系照片。

比較專業的想象圖,是通過人類百年來對銀河系的觀測,以及對河外星系的觀測,將大量數據輸入到計算機中,通過數理運算建模得出的想象圖。

這些想象圖只能說可能接近銀河系的真實樣子,而且隨著觀測和科學技術能力的提升,這個想象圖將會不斷修正完善,越來越接近真實的銀河系。

但人類很可能永遠也無法拍攝到銀河系全貌。

因為要拍攝到銀河系全貌,必須跳出銀河系,到距離銀河系至少數萬乃是數十萬光年的地方,才能夠拍攝到。

而人類現在連地球也沒有走出去,到過月球的人才十幾位,而月球距離地球才約40萬公里,只是一位的哥十來年跑出得里程數。

人類飛得最遠的無人探測器才距離地球200多億公里,這艘探測器要飛出太陽系1光年的引力半徑需要17000多年。

而我們銀河系直徑約20萬光年,厚度1.3萬光年,是一個具有棒旋結構的漩渦星系,有恆星1500億~4000億顆,質量約太陽的1.5萬億倍的較大星系,在本星系群約50個星系中排位老二。

這就是目前天文學界對銀河系的基本認知。

就是這樣,歡迎討論。

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時空通訊


通常意義的全景圖有兩種,不知道LZ說的是哪種:

通過相機拍攝到的真實照片拼接成的全景圖:

這張照片是真實的,是由兩位法國攝影師跑遍全球,拍攝數千張照片拼接成的真正的圖像,它不是想象,不是模擬的效果,是相機得到的真實的曝光數據

資料:攝影師拍攝千張照片合成銀河全景圖(圖)_科學探索

還有一張比較有名的銀河系高清照片,原始文件像素值高達81億:

所以問題來了,我們身處銀河系的內部,怎麼會拍到這樣一張銀河系的全景圖呢?

會產生這個疑問,一是可能不知道360度照片拼接是什麼,二是可能對銀河系的大小沒有一個起碼的概念。

關於360度照片拼接,大家一定見過這樣的照片:


這張相片裡,一條本來很直(看人的影子就知道原本是直的)的路,怎麼變彎了呢!原理很簡單,向正東拍一張照片,然後向左轉30度,再拍一張,然後再轉30度...一圈下來,回到原點,你得到了12張照片,它們來自12個不同的方向;然後你把它們按拍攝順序並排放在一起,你會發現——它和上圖差不多!上圖中左側的道路和右側的道路來自兩個相反的方向。

銀河系全景圖

這張圖的兩側的方向,實際上和中間的方向是相反的,當你的目光看到正中間時,你看到的是銀河中心的方向;而當你的目光移到最左端或者最右端時,你看到的實際上是背離銀心的方向。是的你沒猜錯,圖像的兩側實際上是銜接在一起的。

至於銀河系的大小問題,這是一個被很多人由於糟糕的教學配圖而誤解了的問題。還是舉個形象的例子,如果太陽直徑只有1個籃球大小,那麼離它最近的另一個籃球大約在8000公里外。如此空曠的星際空間導致銀河的照片看起來就像是我們身處它的外部。

那些看上去花花綠綠美美的星系啊星雲圖,是在原圖基礎上調了一下曲線、飽和度、對比度等,那些星系的顏色也不是憑空著色的,而是真實的顏色,只不過原片是經過了長時間曝光或者多張不同波段的照片疊加的,所以經過處理後能從黑白調出原有的顏色;還有些壓根就不是可見光波段的照片,這些照片的修正也只是將原本不應被人眼識別的波段渲染出一個偽色彩,而那些紋理和對比度則都是真實的。

如果你玩過深空攝影,就知道拍出的原片都是黑白的,但用軟件做線性拉伸就能調出原有顏色。

這是天文愛好者拍攝的NGC5457星系:你應該能看出來它是有顏色的,只是飽和度很低:



這是哈勃拍攝的NGC5457星系(可見光多波段疊加)



哈勃的紅外波段的NGC5457

據觀測銀河系、河外星系繪製的銀河系模擬圖



這種圖就是模擬的效果圖了,但它也不是憑想象力捏造出來的。那麼怎麼畫出懸臂的呢,怎麼知道中間亮周圍暗的呢?

舉個例子

站在廣場,某一個瞬間,測到東邊1米有一個小孩,南邊3米一個美女,西北方向10米有一位老人....(注1)

每測到一人,就把它們畫在一張紙上,你在紙的中央,他們的位置則按你觀測到的位置等比例投射;

這樣,雖然你身處廣場之內,等到這張圖畫完時,你仍然可以得到一個廣場所有人的分佈,於是一張效果圖就出來了。

那麼該如何拍到一張真實的來自銀河系外的照片呢?

太陽系位於銀河系盤面以北26光年,距銀心2.5萬光年左右,這個位置的銀盤厚度大概有幾千光年,按8000光年算,我們以垂直於盤面的方向向北飛,即使達到光速,也要4000年後才剛剛勉強離開銀河系,而目前人類的飛行器連光速的萬分之一都達不到(旅行者1號的速度約為17km/s),你算算要多久才能飛出去?


科技無界


沒有銀河系的照片。我們看到的所謂銀河系的正面圖像都是藝術家的傑作。

銀河系就像一個巨大的煎餅,我們在這個煎餅的邊緣地帶。所以我們看到的銀河系是一個側面,只能是一條明亮的線。我們還沒有能力到一個極遠又極高的地方去拍銀河系的正面照。

但是藝術家描述的圖像,也不是隨意之作,而是根據像我們銀河系的星系,比如仙女星系,以及其它棒旋星系的圖形繪製的。

這張來自nasa的斯皮策太空望遠鏡的照片看起來像是一隻漂浮在太空中的光劍,但它實際上是一個整體的星系。

我們對這個星系的觀測有點像我們對銀河系的觀測:因為地球位於銀河系內部,所以我們只能看到它的邊緣而不是正面。但是我們靠近銀河系的其他部分,使天文學家能夠重建我們星系的外觀。

2012年3月20日,ic342星系在nasa的斯皮策太空望遠鏡拍攝的這張圖片中呈現出其塵埃的微妙圖案。在紅外光中,微弱的星光讓位於在整個銀河系的圓盤中發現的明亮的塵埃圖案。

在我們看來,ic342幾乎是正面的,它給出了一個清晰的、自上而下的關於其磁盤結構的圖形。它就像我們自己的銀河系。


冬哥譜科


只有拍的m31仙女星系,要嗎[機智]



黑毛刷


外星人啊,以及可以來去自如的地球人呀,只要你能飛得出銀河系,你也可以拍呀


烏龍峽剿匪記


當然是攝影師拍的了,還有攝影愛好者,反正我是拍不出來,雖然我也很喜歡攝影,但拍不出那麼美的效果


一隻摩羯小可愛


從理論和通過計算計與網絡加的推演再現如國處影視雷同

聽沙盤推演。


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