"草帽系"的观测史(了解室女座)

寻找室女座和草帽星系

著名河外星系之一室女座河外星系又称草帽状星系，是巨大的旋涡星系，从侧面看中央突出呈球形，赤道边缘呈盘状，四周有旋臂。

"草帽系"的观测史

草帽星系 M104的赤经为12时40.0分，赤纬为一11°37' ，距离大约为4000万光年（12.5兆秒差距），角大小为9'× 4'。最早发现草帽星系的是法国天文学家梅襄，他于1781年5月11日发现了它。梅襄在给另外一位天文学家的信中这样写道：“我在乌鸦座的上方发现了一个星云，它似乎不含有恒星”。

英国著名天文学家威廉· 赫歇尔也注意到这个天体，他在自己的观测日记中这样描写它：“一个暗弱的弥漫的卵形的天体，有一暗条将星云的核心和整个星云分隔开”。因为梅西叶天体表中没有包括这个星云，因此他赋予这个天体一个他自己的编号：43H.I.，表示是赫歇尔发现的I型天体（亮星云）第43号。以后，德雷耶尔在星云星团新总表（即NGC星表）中收入了这个天体，是4594号天体。由于这个天体的奇特和有趣，法国著名天文学家弗拉马利翁又建议把它列人梅西叶天体表中，算作第104号天体。因此，现在人们把它称为 M104或NGC4594。

草帽星系在人类认识河外星系的历程中曾起过关键性作用。1755年德国哲学家康德提出，在宇宙中存在着无数个像我们银河系一样的天体系统，认为当时所发现的星云就是这样的天体系统。德国天文学家洪堡形象地把宇宙比作无边的海洋，这些星云犹如一个个岛屿，遂将它们命名为宇宙岛。宇宙岛的说法将人类当时所认识的宇宙大大地向外扩展了，因此引起了天文学家的广泛关注。威廉·赫歇尔用大望远镜观测星云，证实一些星云就是遥远的河外星系。但英国天文学家哈金斯用光谱仪观测有些星云却是稀薄的气体云。对星云的本质问题曾经长期得不到解决。1913年美国天文学家V·M·斯里弗拍摄到M104的光谱，从光谱线的红移推算出M104的退行速度大约为1100千米/秒。这是当时已知的红移最大的天体，说明它是远在银河系以外的天体。到了20世纪20年代美国天文学家哈勃通过对其它旋涡星云的观测研究，终于证明它们的确都是河外的天体系统。

了解室女座

要找到草帽星系，当然首先必须要找到室女座。那就让我们先来了解一下室女座吧。室女座的名气一向很大，一是因为它是一个著名的黄道星座，每年秋季太阳要花上45天才得以穿过这个星座；二是因为它的面积很大，在全天88个星座当中它排名第二；而三则是因为室女座里面聚集了许许多多的河外星系，成为天文学家关注的重点星座。

草帽星系的质量很大，约为13000亿个太阳质量。其线直径为14万光年。从这个星系的照片上我们可以看出有一个显著的特征：那就是有一个暗条横穿星系核．这个暗条是由于分布在星系盘中的尘埃和气体的吸光作用造成的．要观测到星系的暗条需要在中等的天空条件下，用口径20厘米以上、放大倍率较大的天文望远镜才能看到。在这个著名的星系周围有一个由球状星团组成的星系晕，用对红光敏感的底片拍摄，表明其中亮的红色恒星呈球状分布。M104还是一个射电源，它的射电星等为6．3等，比它的光学视星等亮2等。它的绝对星等是－22.1等。2004年6月和2005年1月，斯必泽红外空间望远镜两次观测了草帽星系。“斯必泽”的红外照相机阵列拍摄的草帽星系的红外照片，向我们展示了这个美丽星系的一幅全新的面目，在可见光波段这个星系酷似一顶“草帽”，而在红外波段它更像是一只大“牛眼”。

“斯必泽”的观测看到了环绕星系的明亮而光滑的尘埃环（在图中用红色表示）。由于这个星系几乎是侧向对着我们的，因此在可见光波段只能看到尘埃环的边缘。而暗的尘埃环在红外波段却发出明亮的光芒。“斯必泽”的全景观测显示，“草帽”星系的星系盘存在着翘曲，它可能是由于与另一个星系交会所造成。在红外波段，成团的尘埃也变得透明了，因此可惜清晰地看到被厚厚的尘埃带所环绕的由恒星组成的明亮的球状核心，以及隐藏在尘埃环内部的恒星盘。

总之，“斯必泽”不仅为我们提供了一个更加美丽的“草帽”，而且为我们提供了有关“草帽”的更多信息。

2003年5～6月，哈勃空间望远镜对这个美丽的星系进行了观测，拍摄了六张照片，通过合成最后得到了完美的“草帽”。哈勃望远镜清晰地从M104中分辨出富饶的球状星团，估计数量大约有2000个左右，这个数量是围绕着我们银河系的球状星团数量的10倍。这些球状星团的年龄范围在100～150亿年之间，与我们银河系中的球状星团的年龄相似。在明亮的核心附近还有一个比较小的盘形结构，它相对于整个星系的巨大圆盘略有倾斜。X射线观测显示物质正通过这个小的盘掉入星系中央的致密核心，表明那里存在着一个质量大约为10亿个太阳质量的黑洞。

有关室女座还有一段动人的希腊神话故事。室女座在古希腊人的心目中是身上长着双翅，手里拿着麦穗，仿佛在和人们一起欢庆丰收的农神得墨特尔。得墨特尔是众神之王宙斯的姐姐。她深受希腊人民的尊奉和爱戴，她给干涸的土地带来雨露，使百草繁茂、五谷丰登，人们在她的帮助下过着衣食无忧的生活。得墨特尔有个女儿，名叫帕耳塞福涅，美丽而又善良，备受女神宠爱。冥王哈得斯久闻帕耳塞福涅的美貌，一心想得到她。有一天，帕耳塞福涅一个人出外游玩。哈得斯终于趁机将帕耳塞福涅强行抢回到他的地下宫殿，让她成为自己的妻子。

得墨特尔女神从远方巡视归来，发现可爱的女儿不见了，心里十分焦急。她出来寻找帕耳塞福涅的下落，走遍了每一个角落，也没有见到女儿的踪影。她伤心极了，于是离开家来到一个僻静的山谷，隐居在那里的山洞中。这样一来，世间的农事无人掌管，草木枯黄，大地变得一片凋零。天上的众神见此情况急忙赶来禀报宙斯。宙斯派了一位使者来到地下，求冥王放了农神的女儿。可是这时候，帕耳塞福涅已经习惯了地府的环境，日子过得很快活。当然，她还是很想念妈妈。冥王便同意神使带她回家，去看望她的母亲。

得知女儿又回到了家中，农神多么高兴。她欢快地从洞中走出来，顿时大地又恢复了生机，田野再次披上了绿装。母女俩相见，彼此都激动不已。可是，帕耳塞福涅告诉妈妈，她已经吃了冥间的食物，按规定是必须返回冥国去的。农神非常失望，但也无可奈何。天神宙斯知道了此事，他很同情姐姐的不幸遭遇，便和冥王商量，让帕耳塞福涅一年中有六个月的时间和她的妈妈团聚，剩下的半年再回到地府与冥王共同生活。这样，每当女儿回来时，农神便从山洞里回到家中，这时万物便恢复了生机，这段时间就是春夏两季；而当女儿回到地下时，农神思女心切，无心农事，回到山洞中，大地便不长谷物，树叶凋落，这就是秋季和冬季。

每当春天来临的时候，室女座就从东方地平线升起，而到了冬天，农神隐居在山洞里，人们就看不见她的光芒了。

寻找室女座和草帽星系

室女座是一个很重要的星座。黄道和天赤道有两个交点，一个是春分点，另一个是秋分点，春分点在双鱼座，秋分点就在室女座，位于室女座β星和η星之间。每年9月23日左右太阳经过秋分点。而室女座的中心点每年4月11日子夜经过上中天，春季是我们观察室女座和草帽星系的有利时机。那么，我们怎样才能找到室女座和草帽星系呢？室女座虽然很大，但是它并不是很醒目，因为这个星座里面的亮星并不多。室女座里面只有一颗亮星角宿一。角宿一即室女座α星，亮度1.0等，是全天第十六亮星。它距离地球260光年，实际上它是由两颗很靠近的星星组成的密近双星。除了角宿一之外，室女座还有4颗3等星，其余就全都是暗于4等的星了。

找到发出蓝白色光芒的角宿一，是找到室女座的关键。角宿一和大角以及狮子座β这三颗亮星构成了一个醒目的等边三角形，称为“春季大三角”。面对春夜星空，在找到了北斗七星和北极星之后，我们较容易就能找到“春季大三角”。或者我们顺着北斗勺把儿的弧线先找到牧夫座α星，也就是大角。然后沿着这条曲线继续向南，再经过差不多同样的长度，就可以找到室女座α星了。也可以连线北斗的α星和γ星，延长到七八倍远的地方就可以看到角宿一。

室女座在天上的形象并不太耀眼，我们可以把这个星座的主要部分简化为一个大写英文字母“Y”，从α到γ星为柄，从γ星开始分为两叉，γ、δ、ε为一分支，γ、η、β为另一分支。在室女座的西部即“Y”字形区域及其附近集中了大量的河外星系。以前人类还没有认识到河外星系的存在时，人们将它们统统称作星云，因此室女座得到了“星云王国”的称号。现在知道，这些河外星系组成了一个庞大的星系集团，被称作室女座星系团。草帽星系就是这个星系团中一个主要的成员，位于室女座众多星系的南部边缘。我们从室女座中的亮星角宿一（室女座α星）向西大约11.5°，再从室女座γ向南约10°，就可以找到这个美丽的深空天体草帽星系M104。M104与角宿一、室女座γ大致成一个等边三角形，比较容易找到。草帽星系的视星等为8.3等，已经超越了裸眼的观测极限，通过小望远镜可以轻易看得见。用大视场望远镜观测可以看到十分壮美的景象：一个明亮的透镜状的星系，其西北侧弯曲地排列着一列美丽的恒星。