天鵝圈的五重面紗

業餘天文學家很喜歡帷幕星雲 Veil Nebula,筆者稱為面紗星雲),因為它是最有視覺衝擊力的深空天體之一。作為距離最近、最亮的超新星遺蹟之一,它在專業天文學家眼中也是一顆非凡的天體,叫做天鵝圈(CygnusLoop)

天幕 | 完整的天鵝圈向東西方延伸的跨度約3°,向南北方延伸的跨度約 4°。超新星激波的邊界十分明顯,有微弱的外部流光,更明亮的視覺元素構成了天文愛好者所說的面紗星雲(圖中上北左東)。

天鵝圈或面紗星雲,說的實際上是同一種天體,即很久以前一顆大質量恆星在超新星爆炸中引爆自己所產生的結果。關於天鵝圈有個神秘的說法:超新星爆發後,本應生成一顆中子星,但天文學家多年來在這裡反覆尋找也只找到一片空白,甚至未來幾十年裡也不會有它的蹤跡。

在「天鵝」的羽翼之下探索,天鵝圈的起點在天鵝座52。

從間接證據來看,天鵝圈的前身恆星質量可能是太陽的15到20倍。它本該以核心坍縮超新星的形式爆炸,留下一顆中子星。儘管如此,最新研究表明,天鵝圈可能已有約21000多歲了,直徑約為120光年,距我們約2400光年。天鵝圈的內部物質在爆炸之前就已被其前身恆星的強烈星風吹散,超新星爆發產生的風暴會繼續擴展到相對無塵的區域。在過去一千年左右的時間裡,該衝擊波只在當前超新星遺蹟邊界附近遇到了漂浮的密集星際塵埃和氣體雲。在它抵達雲層之前,可能都沒什麼可看的。現在可見的光發射是超新星激波輻射的結果,它加熱了天鵝圈內部的物質,光電離了其中的塵埃和氣體。天鵝圈在O III的輻射性非常強,這也是O III星雲的濾光片很適合這個天體的原因。

/ 五重面紗?

天鵝圈包括五個主要部分。是不是很驚奇?我也覺得!其中最亮的兩條弧線位於西邊和東邊的區域,不僅亮度相對較高,內部細節也令人印象深刻。這兩條弧線的外觀形狀相當迷人,這也解釋了為何它們從目鏡上看去十分引人注目。大多數觀測者都隱約能感覺到這兩條弧線之間有一個較暗的區域,但實際上,有兩條弧線區域並排存在。此外,還有一條鮮為人知的南部片區,把兩個中心區域的南端連接起來。這五個部分共同構成了天鵝圈的可見區域。我在繪圖過程中將每個小部分視為一塊單獨的「面紗」,將它們組成的複合整體稱為天鵝圈,當然這並非官方認證的定名。每塊面紗的視覺效果都錯綜複雜,因而各有個性,每個都值得細細探索。

第一重面紗——

NGC 6960

NGC 6960

第一重面紗 | 找到天鵝座52後,我們就可以進入NGC 6960星雲了。還要花些時間確定構成天鵝圈最西端的各個弧線。

NGC 6960有時也稱為「女巫的掃帚」,由彎曲細長的束狀亮條組成,逐漸向南端散開。一組弧線構成了NGC 6960最明亮的部分。沿著西側的外邊緣,有幾條相對明亮的短流光,可以沿著它們的路徑進行追蹤。這些流光非常迷人,為這塊特殊的面紗賦予了獨特的特徵。

第二重面紗——

弗萊明三角

弗萊明三角

第二重面紗 | 越向南看就越會發現,弗萊明三角形的尾部離第一重面紗很近。跟蹤這些遙遠的南部區域時需要集中注意力。

這塊天鵝圈的區域稱為Simeis 3-188,位於天鵝圈不斷擴大的氣泡遠端,正逐漸遠離我們。這塊區域也常常被稱作「皮克林三角」(Pickering’s Triangle,以1877年至1919年哈佛天文臺臺長 E.C.皮克林的名字命名)。不過實際上,這塊區域是1904年威廉米亞·弗萊明(Williamina Fleming)在玻璃照相底片上發現的。1879年,在妻子的強烈建議下,皮克林聘請弗萊明來天文臺兼職做行政工作,兩年後開始從事天文研究。在那個年代,下屬賣命、上司獲獎的行為見怪不怪,但弗萊明畢竟是無可爭議的發現者,所以在這裡,我把這塊區域稱為「弗萊明三角」(Fleming’s Triangle)。

第三重面紗——

南井噴區

南井噴區

第三重面紗 | 南井噴區對觀測者來說挑戰重重,不過,只要努力去觀察這些精緻的特徵,尤其是西弧部分,絕對會回報不小。

來到弗萊明三角尾部南端時,就離南井噴區(Southern Blowout Region,英文簡稱SBR)越來越近了。這片區域纖細明亮的南端與弗萊明三角和第四重面紗微微有些重疊。南井噴區東弧是最亮的部分,又稱為 Simeis 3-210。於我而言,這片面紗最為出人意料。我驚訝於自己在開始這個項目之前從未想過要去探尋天鵝圈的這個部分——它遠不是天鵝圈中最闇弱的區域。

第四重面紗——

NGC 6974、NGC 6979以及縷縷細絲

第四重面紗 | 只有在非常好的觀測條件下,才能捕捉到這些精緻亮條的細節。下次知道這樣的夜晚即將來臨時,請前往觀測天鵝圈的這一部分。

直到我著手繪製NGC6974和NGC6979,我才發現,它們正是這片星雲最亮的區域,可與西邊的弗萊明三角比肩。我畫得越多,看到的就越多,最終我意識到,這片特徵迥異的延展區是本身就是天鵝座的一重面紗。第四重面紗灑下柔光,波光粼粼,光斑無數,看起來渾然一體,足以連接成天鵝圈中的一片獨立區域。它蜿蜒向南,幾乎與南井噴區連在一起。這重面紗位於超新星衝擊波氣泡靠近我們的一側,向我們的方向漸漸膨脹。

第五重面紗——

NGC 6992、NGC 6995、IC1340以及東南結

第五重面紗 | 在這裡,我們看到了超新星遺蹟相互靠近的邊緣(共有兩個,這是其中之一)。此外,東南結的X射線波段觀測結果和視覺成分很接近,但並不完全重合。

這是天鵝圈中我最喜歡的部分:實際觀測結果看起來像爆炸後的產物。它也是最亮、細節最豐富的部分。第五重面紗NGC 6992的北半部看起來很像一條彎繞扭曲的模糊纖維繩,隨著它逐漸向NGC6995延伸,這些纖維也變得愈加清晰。再往南一點是三條東西向的曲線,參差不齊,絲絲縷縷,看起來像破碎的捲雲。這些物質由NGC6995和IC 1340混合而成,構成了我最喜歡的天鵝圈完整景觀。

平行於NGC 6992 北緣的是一系列向西延伸至第四重面紗的小型闇弱星雲,彎彎曲曲,幾乎與旁邊的NGC 6979相連。這片星雲沿著NGC6992的內周朦朦朧朧地向外延伸,不僅讓該區域從視覺上看起來更寬,也更顯立體。IC 1340以南懸掛著一條闇弱蓬鬆的延伸區域,雖然很難觀測到,但它和IC 1340的曲線輪廓形狀以及延伸方向十分相似。在這片區域底部,向南突出了一條美妙模糊的曲線,似乎象徵了星雲的繁華。

/ 現在,全局觀測

雖然用大望遠鏡一點一點地探索天鵝圈的各個部分令人稱奇,但這種做法無異於用放大鏡看大象。短焦望遠鏡——例如我幾年前重建的自制20.3釐米(8英寸)口徑、焦比f/3.3望遠鏡——可以一次性看到整個天鵝圈。該望遠鏡採用25毫米的100°目鏡,足以生成3.5° 的真實視場;同時,又配備了O III濾光片,可以在俄勒岡州中部的漆黑夜空下看到壯觀的景色。天鵝圈的主氣泡直徑3°,非常適合3.5°的視場。由於其南部地區的外觀更為分散,這片景緻十分值得觀看,能夠很好地表現天鵝圈如同剛剛破裂的雞蛋一般的外觀,但這樣說有點誤導之嫌,因為實際上,衝擊波(如軟X射線研究所揭示)大多是球形的。正是圍繞衝擊波周邊排列的團塊塵埃和氣體雲,使天鵝圈在視覺波長上呈現出不對稱的外觀。

第一重面紗和第五重面紗在20.3釐米口徑的望遠鏡視場內最為突出,不過,想要描繪出弗萊明三角從北到南的完整範圍,也不是難事。雖然在27倍的低倍率下無法看到精細的細節,但那一切都在這裡。令人驚訝的是,整個第四重面紗也是如此。它比弗萊明三角更暗,我幾乎看不清它的全長。然而我甚至能看到南井噴區東弧最亮的部分,因為它比弗萊明三角和第四重面紗南部更容易看到。用71釐米口徑望遠鏡觀測到的結果告訴我,20.3釐米口徑在一流天空條件下生成的景緻本身就奇異非凡。

在這樣令人難以置信的視野中看到天鵝圈的真實一隅,了解它們沿超新星衝擊波氣泡周邊分佈的相對位置,無不深深吸引著我貪婪地去欣賞它們。很久以前,超新星豐富了星際介質,不僅為下一代恆星的誕生提供物質保障,也帶來了隨之爆炸產生的一切。同時,超新星爆發也是一場壯觀的表演,一個鼓舞人心的研究對象。

作者 / 對於我們在銀河系一隅能看到如此美妙的景色,特約編輯霍華德·班尼奇(Howard Banich)仍然心存感激。