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土星環

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土衛二 

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天衛三 

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RXJ185635-3754 

昴星團 

IC 349 

螺旋星雲 

螺旋星雲 

巴納德68 

蝘蜓座復合體

鉛筆星雲 

HH 32    

啞鈴星雲 

獵戶座大星雲 

獵戶座大星雲 

獵戶四邊形星團 

LL Ori 72

火焰星雲 

NGC 1999 

馬頭星雲 

HH 34    

HH 47    

視網膜星雲 

雙環星雲 

小幽靈星雲 

滾簡儀星雲 

南蟹狀星雲 

NGC 2346 

指環星雲 

雙噴流星雲 

閃視星雲 

紅矩形星雲 

像鼻星雲

哈勃變光星雲 

錐狀星雲 

天鵝圈 

貓眼星雲 

螞蟻星雲 

沙普利斯140 

NGC 7129 

DR 6 

NGC 2440 

小蟲星雲 

紅蜘蛛星雲 

娥眉星雲 

礁湖星雲 

臭蛋星雲 

旋鏢星雲 

愛斯基摩星雲 

貓爪星雲 

天鵝星雲 

NGC 3576 

IC 2944 

DR 21 

NGC 6751 

戈麥斯漢堡 

蟹狀星雲

鷹狀星雲 

氣泡星雲 

第谷超新星遺跡 

海山二 

鑰匙孔星雲 

NGC 6397 

三葉星雲 

三葉星雲 

仙後座A 

開普勒超新星遺跡 

RCW 49

雷神索爾的頭盔 

G11.2-0.3

半人馬座ω 

刺魟星雲 

NGC 3603

麒麟座V838 

麒麟座V838 

五合星團 

手槍星雲星 

銀心 

人馬座A* 

麥哲倫雲 

大麥哲倫雲 

LH 95 

N49 

N70 

鬼頭星雲 

DEM L71 

N44F 

SNR 0540-69.3 

N132D 

超新星1987A 

蜘蛛星雲 

霍奇301 

R136 

小麥哲倫雲 

NGC 602 

NGC 346 

E0102-72 

星繫際空間 

哈勃-V 

哈勃-X 

仙女星繫 

NGC 604 

NGC 253 

NGC 1569 

半人馬座A 

M82 

M81 

圓規座星繫 

NGC 4214 

黑眼睛星繫 

NGC 2787 

草帽星繫 

渦狀星繫 

NGC 3079 

M87 

NGC 4438

紡錘星繫 

NGC 4414 

NGC 1300 

NGC 1300 

觸須星繫 

NGC 3370 

NGC 4261

NGC 4622 

NGC 2207

IC 2163 

NGC 3314a/b

ESO 510-G13 

英仙座A 

斯蒂芬五重星繫 

NGC 1409/1410 

雙鼠星繫 

AM 0644-741

希克斯致密星繫團87 

蝌蚪星繫 

霍格天體 

宇宙邊緣 

2微米全天巡天圖 

阿貝爾1689 

阿貝爾2218 

GRB 990123 

四葉形類星體 

哈勃極深場 

WMAP 

暗物質 

術語表 

索引 

圖片來源 

出版後記 

很久以前有一顆超新星爆發了，它發出的光終於將在今晚抵達地球。

很久很久以前，在一個遙遠星繫的邊緣，一顆巨星度過了它生命的後一周——它已經如此衰老，以至於中心都蛻變為'核。在1100萬年的“煉金”之後，這顆恆星再也無力抵抗重力的挑戰：它內部的熱核反應首先將氫轉化為氦，然後將氦轉化為碳，之後再從碳到氧、從氧到硅，直到終從硅到鐵。但對一顆恆星來說，擁有一個鐵核無異於被判處了死刑——任何一個恆星煉金師都無法讓鐵核繼續聚變。一旦擁有了金屬內核，恆星就再也沒有可以燃燒的東西了。聚變會停止，這顆超巨星隻能任由重力擺布。

而取得支配地位的重力能夠做到恆星無力去完成的事：將鐵聚合。十分之一秒之內，這顆恆星的那個約莫太陽大小的內核將坍縮成奇異的中子星物質——直徑隻有幾十千米的一團中子。這一劇變會釋放以每小時2.1×10¹⁰m的高速爆發的激波，

以及高達數十億攝氏度的輻射烈焰。恆星的殘存部分會被撕扯粉碎，亮度相當於100億顆太陽的光芒將充斥天空。

數百萬年來，來自這團明亮光芒的光子以每秒3×10⁸m的速度向著宇宙深處奔騰而去。年復一年，日復一日，它就這樣不知疲倦地向我們奔來。12個月前，它抵達了奧爾特雲——太陽繫邊緣那布滿冰冷天體的死寂之地。幾個小時後，它將掃過旅行者一號——這位人類遙遠的哨衛。明天凌晨，它將終照進地球的夜空。

然而遙遠的距離讓這明亮的光芒衰弱了很多。這顆超新星的光芒，並不足以幫我們看清書本（如中國天文學家在1054年超新星爆發時記錄的那樣），而隻是裸眼不可見的暗弱微光。

當然，這一次恆星滅亡的災難隻是假想。但我們能確定，一顆遙遠的超新星發出的光子此時此刻就正在照耀著我們。而另一些將於今晚抵達地球——因為在可觀測的宇宙內，每隔幾秒就會有一顆大質量的恆星爆發。

當然，並不是所有抵達地球的光子都具有這樣非凡的起源，也不是所有光子都能穿越數百萬光年進入我們眼中。但所有的光子都扮演著信使的角色，因為它們攜帶著宇宙成分及其能級的信息——我們沐浴其中的光流既蘊藏著我們鄰近空間的信息，也攜帶著來自遙遠宇宙的微弱報告。光是我們感受宇宙的媒介，沒有光的宇宙將是黑暗且不可理解的。隻有我們看到了什麼東西，我們纔有可能試著去理解它：我們剛纔對那顆假想恆星的毀滅過程的描述，正是根據對數百顆超新星的觀測研究纔拼湊出的圖景。

光一年可以走大約 9.5×10¹²km，沒什麼比光走得更快的信使了。但光速與宇宙的浩瀚相比也算是小巫見大巫了，這使得宇宙中所有的事件跟我們之間都會有通信延遲。當一個河外超新星的光進入我們的視覺範圍時，那個星繫中整一代的恆星都已經消亡了，它們遺留的塵埃也已經被整合到了一顆新的恆星中——初的那次超新星爆發根本不會留下什麼紀念。光的有限速度意味著，所有通往空間的路也同時通往過去。以永遠無法獲知整個宇宙現在的模樣為代價，我們得以直接地探索宇宙深邃的過去。隻需向宇宙深處看去，我們就能親眼目擊它的進化並重建它的歷史。終，對我們理解宇宙而言，這樣一種超越時間的觀察比能夠完整地看到宇宙現在的樣子更寶貴。

雖然充滿著光子，但讓人驚訝的是，宇宙隻有很小的一部分是肉眼可見的。在沒有器材輔助的情況下，我們在地球上隻能看到宇宙中大約7×10²²顆恆星中的6000顆左右——即使在其他地方看也差不多。宇宙中的塵埃、遙遠的距離、城市的光污染和厚重的大氣層都在阻止我們看到更多的恆星，但其實更本質的原因是，大多數其他波長的光對我們來說都是不可見的，因而我們無法看到天球上的大部分居民。

我們很熟悉可見光中的赤、橙、黃、綠、青、藍、紫，除此以外，其實還有一個更加豐富多彩的世界——因為宇宙以一個廣闊的能量譜而閃耀著，它遠遠大於人類的能見範圍 : 黑洞被明亮的X射線圍繞，那是物質旋轉著掉進去時所發出來的；恆星“胚胎”像藏寶箱一樣在紅外波段中熠熠生輝，那是被周圍雲團嚴實包裹的結果；星雲沐浴在超巨星的紫外光中；大爆炸的尾聲以微波波段回響著。

直到20世紀，我們纔意識到光的多面性，從而纔得以走進這個不可見的王國——並不意外，我們對宇宙的探索和我們對電磁波段的探索攜手前行。沒有現代技術提供捕捉這些不可見波段的“超感”能力——以及加強我們對可見光的感知——我們對宇宙的認識將會非常貧瘠和局限。

我們對宇宙的想像總是被觀測的限制所制約：在我們從太陽繫望向銀河繫、從銀河繫望向星繫際空間的過程中，我們實際上也逐個看過了歷史上的一繫列“宇宙”。對古代天文學家來說，太陽繫就是整個宇宙。他們的宇宙以地球為中心，周圍圍繞著的是鑲嵌著固定恆星的水晶天球。1543年，尼古拉斯·哥白尼重新整理並擴大了這幅微縮的宇宙圖景，但他沒能拋棄宇宙的“水晶穹壁”。1672年，喬瓦尼·多梅尼科·卡西尼測量了地球和太陽之間的距離，由此，太陽繫的真實圖景開始形成。那時的天文學家們開始猜想，宇宙的大小遠在太陽繫的邊界之外。但他們需要證明這個猜想。1761年和1769年的兩次金星凌日讓地球軌道得以被精確測定，這給我們進一步測量其他恆星距離提供了所需的地球公轉基線長度。早測出的恆星視差（10光年外的天鵝座61）是在1838年測定的，這讓我們對宇宙的認識走向了星繫尺度。

到 1920 年，實際觀測已經將我們的宇宙邊界推向了30萬光年之遠，這包括了銀河繫和麥哲倫雲星繫，但並不包括其他星繫。星繫際尺度的突破發生於1924年，哈勃用當時的威爾遜山天文臺口徑為2.5m的胡克望遠鏡成功分辨出了“仙女座大星雲”M31 中的單個恆星。根據他的觀測，這些恆星所處的位置遠在銀河繫的邊界之外。因此很明顯，“仙女座大星雲”自己就是一個星繫，繼而我們也有理由認為，其他的“旋渦星雲”也是自成一體的旋渦星繫。

將這些“星雲”逐出銀河繫之後，哈勃揭秘了一個橫跨數十億光年的夜空，但他重要的發現尚未到來。1929年，通過對這些“新”星繫的分析發現，幾乎所有的星繫都在遠去，而且速度和距離剛好成正比。這個關繫說明宇宙在膨脹：在過去的某個時刻，宇宙起源於一個具有有限體積的一點——這一觀測符合愛因斯坦廣義相對論的預言。正是在這一基石上，後人提出了現今公認的宇宙大爆炸模型。