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太空中的纸风车
（2006年09月22日 13:42）
来源：《太空探索》
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□作者: 温学诗
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本栏目在近几期中连续给大家介绍了几个著名的星团和行星状星云，这一期，我们给大家介绍一个著名的河外星系。三角座是一个很小的星座，在全天88个星座中，它的面积排在第78位，它也没有很亮的星，因而是一个并不著名的星座。而在这个又小又暗的星座中，却有一个很著名的河外星系，那就是绰号纸风车的旋涡星系M33。 M33是本星系群的一个重要成员，虽然它比另外两个主要成员——M31和银河系小一些，但却比宇宙中旋涡星系的平均尺度大。它有两个显著特点，一是邻近我们，二是它不像M31那样以侧面朝向我们，而是以正面朝向我们。自从天文学家哈勃1926年第一次确定M33是远在银河系之外的河外星系以来，它一直是众多天文学家关注的目标，也是天文学家研究星系结构的理想样本。
寻找夜空中的三角座与M33
M33位于三角座。全天共有88个星座，有48个星座都有相应的神话故事，因为它们都是古希腊人所能看到的比较醒目的星座，这些星座也是我们大家都比较熟悉的星座。剩下的40个星座大多数都位于南天，古希腊人无缘得见，是中世纪航海事业发达之后，人们才逐步补充的南天星座。但是其中也有几个北天星座是古希腊天文学家为了弥补那48个比较醒目的星座之间的空隙而设立的，它们当中既没有什么亮星，暗星排列的形状也不明显，因此要想找到它们，确实不太容易。三角座就属于这一类星座。
三角座的中心点每年10月23日子夜经过上中天，秋季是观察三角座的有利时机。那么，怎么才能在繁星密布的秋夜星空中找到三角座呢？在银河的南边不远，有四颗亮星成四边形排列，这是有名的秋季大四边形，非常醒目。四边形的三颗星都属于飞马座，分别是飞马座α、β和γ，东北角的那一颗是仙女座α星。认清楚大四边形以后，就容易找到三角座了。三角座位于大四边形中，飞马座β星和仙女座α星的连线向东延长1.5倍处，三角座内一颗3等星（三角座β）和两颗4等星（三角座 α、三角座γ）构成了一个细长的三角形。
找到了三角座以后，再顺着三角座α星往西偏北4度，我们今天的主角M33就在那里了。M33的目视总星等为5.8等，中心部分的目视星等为6.7等。视力好的人在非常良好的条件下仅凭肉眼勉强能看见它。不过，这是很难的，没有观察经验的人是不太可能看见它的。
M33的观测和研究
由于M33 距离我们比较近，所以它看起来比较大，视大小约55′×40′，比满月还大很多，但它的周围比较暗淡，我们使用低倍率的双筒望远镜比较容易看到M33，但不可能看清楚它的内部细节。M33是在1764年8月25日，由法国天文学家梅西叶发现的，并被他编入星表，排在第33位，即M33。1775年8月德国天文学家波德观测了它，说它是一个暗淡的云状斑块，形状错乱无序，没有规则。后来英国天文学家罗斯伯爵辨认出它呈旋涡状，是罗斯确认的首批“旋涡星云”中的一个。
它也是和仙女座大星云M31一起首次被辨认为河外星系的“旋涡星云”。银河系外是否还存在其它恒星系统，这是一个自1755年德国哲学家康德提出“宇宙岛”假说以来，一代代天文学家都在努力探索，但一直悬而未决的问题。哈勃认识到只有使用威力足够强大的仪器，才能最终解决这一问题。他赴威尔逊天文台工作后，该台拥有的当时世界上最大的口径2.5米反射望远镜为他攻克这一难题提供了条件。1924年他用这架大望远镜拍摄旋涡星云时，在仙女座大星云M31和三角座旋涡星云M33中发现了一批造父变星。他用造父变星的周光关系作量天尺，测出了它们的距离，证明它们都是远在银河系以外的与银河系类似的恒星系统，即河外星系。河外星系的发现是20世纪天文学最重大的成就之一，它导致了星系天文学的诞生，掀开了人类探索大宇宙的新的一页。
M33 到我们的距离比仙女座大星系M31略远一些，大部分天文学家得到的数据是230～240万光年。近年来，根据伊巴谷卫星的观测结果，对宇宙距离尺度作了重新修正，也影响到M33的距离，目前的观测值约为300万光年。M31到M33之间的距离约为75万光年。利用最新的数据，得到的M33对应的真实尺度约为5万光年，是银河系直径的一半。然而，最暗的外缘似乎延伸得更远，因此实际的直径可能是6万光年以上。M33的质量大约为100～400亿太阳质量。
按照星系的哈勃分类方法，三角座大星系M33属于Sc型星系，甚至是这一类星系中偏“晚”型的，因此也有天文学家将其归类为Scd。通过大望远镜的观测，发现 M33的旋臂中明显地点缀着偏红色的电离氢区，还有由年轻恒星组成的偏蓝色的云块。也发现了M33中的球状星团。尽管在三角座大星系中还没有发现超新星，但一些超新星遗迹已被发现，并且已被射电天文学家高精度定位。在M33中至少发现了112颗变星，包括4颗新星和大约25颗造父变星。还在这个星系中发现了有一个强X射线源。通过中型天文望远镜，我们能够看出M33的旋臂和较明亮的星云。通过口径超过40厘米的大型望远镜，就可以尝试寻找M33的球状星团和其他细节了。有人用50厘米望远镜观测到了M33中的5个球状星团。
三角座大星系M33是本星系群中一个重要成员。本星系群是以银河系为中心，半径约300万光年空间内的星系之总称。也有人把本星系群的中心定义为银河系和仙女星系 M31的公共中心。目前已知本星系群的成员星系和可能的成员星系约有30个左右。在本星系群中除了两个巨型旋涡星系（银河系和仙女星系）、一个中型旋涡星系（三角座星系）、一个矮型棒旋星系（大麦哲伦云），可能还包括一个透镜型巨星系（马菲１），其余都是矮椭圆星系和不规则星系。本星系群的小型成员星系之一LGS3，可能是M33的卫星星系。M33本身也可能是仙女座大星系M31遥远的、但却有引力联系的伴星系。
M33中的巨大星云NGC604
M33中有一个著名的弥漫气体星云NGC604。1784年英国天文学家威廉·赫歇尔首次发现了这个星云。它位于M33东北部的一条旋臂上。我们用双筒望远镜很容易看到M33，同时，也能看到这个NGC604，因为这个星云非常大。我们银河系中的猎户座大星云M42已经很大了，直径有16光年，而NGC604的直径接近1500光年，几乎是猎户星云大小的100倍。
NGC604是已知最大的恒星形成区之一，它的谱线与猎户座大星云非常相似。天文学家利用哈勃空间望远镜拍摄的NGC 604的照片，分辨出那里至少有200颗近期内形成的蓝色高温大质量恒星，它们极为年轻，年龄大约只有300万年。它们的质量大都在15～60倍太阳质量。少数质量最大的恒星超过120个太阳质量，其表面温度达到40000K。这些高温恒星以强烈的紫外线照射星云气体，使其中的原子受激发失去电子，发出特殊的红色光辉。
与之相比，猎户星云中只有4颗蓝色的年轻恒星。在本星系群中只有大麦哲伦云中的蜘蛛星云的恒星数量超过NGC604中的恒星数量，但是蜘蛛星云的尺度要略小于NGC604。
与猎户座大星云中的4颗年轻恒星都位于星云中心部分一样，NGC604中的这些年轻恒星绝大部分也都位于星云中心附近的一个空腔中，形成一个松散的星团。
NGC604是天文学家研究大规模恒星形成区的天然实验室，为天文学家提供了一个研究恒星诞生的非常好的样本。这些恒星形成区也是遥远的星暴星系的微缩版本。星暴星系拥有极其高的恒星形成率，被认为是宇宙早期的普遍现象。天文学家希望能从NGC604这个巨大的星云里面找到解开恒星诞生之谜以及它们如何影响星系演化之谜的线索。
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文章作者:温学诗
责任编辑:skylook
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