發現馬頭星雲

初冬之夜,獵戶座東升,它腰帶下方的紅寶石佩劍引人注目,這就是著名的獵戶座大星雲,是天文愛好者最喜歡觀測的目標之一。相比之下,距離獵戶座大星雲不遠的馬頭星雲卻是不好對付的一個目標。馬頭星雲緊緊靠近獵戶座腰帶第一顆亮星“參宿一”,若用普通望遠鏡看去,並尋覓不到什麼星雲的影子,即便使用大口徑道布森望遠鏡觀察,也只能隱約看到周圍楓葉般的火焰星雲,那個黑色的馬頭依然難以瞥見。不得不佩服當年,究竟是誰如此神武英明,發現了這個極其暗弱的星雲? 

暗弱的星雲,是大口徑望遠鏡的專屬。1811年,赫歇耳(William Herschel)注視著這個區域,發現似有白色雲霧狀天體,隨即將其命名為No.25。在當時,赫歇耳擁有了世界上頂級口徑的望遠鏡,雖然之後羅斯伯爵(William Parsons, the 3rd Earl of Rosse)造出了更大的設備,但使用率並不高。因此可以説,赫歇耳的觀測代表了十九世紀目視觀測的巔峰。既然目視看不清,就只能拜託照相術了。好在從十九世紀中後期開始,天體照相術發展迅速,天體攝影從最開始只能拍拍月亮和亮星,發展成可以拍攝明亮星雲,甚至天體的光譜。但在那個時代,攝影術還只是目視觀測的輔助,人們尚未充分認識到天體攝影將對天文學發展産生巨大的影響。

哈佛大學天文臺的皮克林(William Henry Pickering)對天體攝影情有獨鍾。在當時,一些望遠鏡已經開始野蠻進化,出現了向天體攝影優化的專業望遠鏡,它們擁有更大的視場,更快的焦比,更好的星象,這種設備也被稱為“攝星儀”。1885年,頗有遠見的皮克林讓哈佛大學天文臺耗資2000美元購進了一台8英寸(203mm)口徑的折射式攝星儀,開始了天體攝影工作。至於誰來具體操作?皮克林認為女士膽大心細,男士則是粗心大意,相比之下女士更適合做這種整理髮現性質的實測天文工作。威廉明娜·弗萊明(Williamina Fleming)本來是皮克林的女僕,也被皮克林叫來進行天體拍攝工作。果不其然,短短3年之後,弗萊明在檢查一張編號為B2312的攝影底片時發現了蹊蹺,這張拍攝于1888年2月6日的底片足足累積了90分鐘的曝光,那慘白過曝的恒星旁邊,似乎有一個黑色的馬頭在悄悄張望。

然而這個黑色的馬頭究竟是個什麼東西?是宇宙中的一片空洞?還是一個真實的天體?這在當時尚存爭議。攝影術帶來的疑問,還是由攝影術來終結吧。1913年,巴納德(Edward Emerson Barnard)在一個極為通透的夜晚再次拍攝了這個黑色的馬頭,他將照片放大,發現馬頭的西邊頗為明銳,而東邊界線不明,那是一個黑色的輪廓投影在了背景星雲之上,這意味著黑馬頭並非宇宙空洞,而是一個厚重的不透光星雲——這正如他研究的那些暗星雲一樣,於是巴納德將其命名為B33(巴納德33)。

如今,馬頭星雲已經是天文愛好者喜歡拍攝的目標,並且依然不斷有目視愛好者優化觀測設備,挑戰目視觀測馬頭星雲的形態。“馬頭星雲是一個暗星雲”早已成為了常識,卻不知它從被發現到被最終確認歷經了百年。

參考資料

[1] Marc W. Pound et al., LOOKING INTO THE HORSEHEAD, The Astronomical Journal, 125:2108–2122, 2003 April

[2] Catchers of the Light, a History of Astrophotography.,

[3] Emilie Habart et al., The Horsehead nebula: A Beautiful Case, ESO June 2005.

作者簡介:張超,國家天文臺《中國國家天文》雜誌編輯,科普作家協會會員,致力於天文儀器史料收集整理工作。

文稿編輯:趙宇豪