深空天体 - 全界百科

深空天体深空天体犹如宇宙中一朵朵美丽的花朵。在晴朗的夜晚，我们在野外没有灯光污染的地方，使用小型天文望远镜就可以看到她们，但是要看到她们美丽的色彩，只能把她们拍摄出来才可以。使用望远镜观测只是黑白模糊的一团。

正文

在望远镜中，恒星是个明亮的光点，就像用肉眼看到的一样，只是更明亮一些。比恒星有趣得多，但通常也更难

观测的，是深空天体：星云，星团，和星系。用中等的望远镜就可以看到成百上千的，像幽灵一般、令人难以捉摸的光晕。

定义

在业余天文学，深空天体（deep sky object, DSO）指的是天空上除太阳系天体（如行星、彗星或小行星）或恒星的天体。一般来说这些天体都不能够以肉眼见到──能用肉眼或双目望远镜见到的只是当中的极少部份。

观察

对准了梅西耶87（ M87星系），这是春季夜星中一个巨大的椭圆星系，距离我们5千5百万光年。在目镜中，你会看见一个细小的、不成形的、非常暗弱的灰色烟斑，浮现在几颗恒星的光点之中。尽管成功地找到它也会带来一种令人激动的成就感，但许多新手都会对这种景象感到失望。“难道所有的星系都是这样子吗？这一点儿也不像书上的照片！”

验证了一个事实，人类的肉眼并不适合在黑暗中工作。这与相机在低亮度下的工作情况完全不同。我们是在阳光下进化而来的昼行型动物；我们的眼睛并没有专门对夜晚进行设计。你用肉眼看到的星系永远不可能像书中随处可见的照片那样壮观。但是这才更有挑战性。许多深空天体在长时间、适当的观察下，的确能够展现出大量令人吃惊的细节——即使是我们与生俱来的、不完美的眼睛也能看到。

望远镜对深空天体所起的作用，与对月球、行星和地面风景所起的作用完全不同。对后者来说，它的主要作用是放大遥远的细节。而对于深空天体，望远镜的主要作用是为你不敏感的眼睛收集更多的光线。看不到深空天体的主要原因，不是因为他们太小，而是因为它们太暗。

因此，深空天体观测拥有其独特的技巧。所有技巧都是为了帮助眼睛看到几乎完全黑暗的东西。以下是每一个观测者都应该知道的一些要点。

发现史

很久很久以前，只要不是阴天，人们就可以在夜空中看到星星。在史前时代，地球上的大多数地区都几乎没有光污染，我们的祖先能够看到非常暗的星光，其中的一些天体被今天的人们划分为深空天体。这样，这类天体中的一部分就和我们人类的历史一样古老了。

这类“天体”中最显著的当然是一个星系，我们自己的银河系；然而我们不会把它计算在内。同样的，我们也不会考虑最显著的“移动” 星团，大熊座星团，这个星团是由著名的“ 北斗七星 ”中的大部分恒星组成的，构成了大熊座中最显著的部分。首先，大部分现代人并不把它们看成是“深空天体”，其次，它们的本质，比如银河是个星系，大熊座的那些恒星是个物理上的星团，是直到现代才逐渐清楚的，因此这种忽视是恰当的。

一些明亮的星团一定也是很早就被人知道了，甚至比有记载的历史还要早。其中当然包括金牛座中的昴宿星团（ M45 ）和毕宿星团，它们在肉眼中也很显著，很早就被记录下来（比如最早关于星团的确切记录是大约公元前1000到700年的Hesiod（赫西俄德）留下的）。在南半球，两个麦哲伦星系（LMC -- 大麦哲伦星系，和SMC -- 小麦哲论云）当然也是很早以前就被发现了，只是南半球没有多少古代记录被保存下来。

很可能亚里士多德（亚里斯多德）在公元前325年左右就对疏散星团M41做了古代的观测记录；这使得这个星团成为古代观测记录中的最暗天体。按照Burnham的说法，根据P. Doig在1925年引用的一份J.E. Gore写的声明，Aristotle有可能在那一时期也观测到了天鹅座的 M39 ，将其描述为“ 彗星状天体 ”。喜帕恰斯（伊巴谷），著名希腊天文学家，公元前146年到127年在 Rhodes 进行观测。他是第一位编写星表的天文学家；他在公元前134年观测到了一颗出现在天蝎座的“新星”，可能是这件事促使他编写了这份星表。在他的星表中包括了两个“云雾状天体”，鬼宿星团（ M44 ）和英仙座的双星团，后者现在被称为英仙座h+chi（ NGC 869+884，不在Messier星表中）。

Ptolemy （克罗狄斯·托勒密），在他于公元127--151年编写的Great Syntaxas中（通常被称为天文学大成（Almagest）），列出了7个天体，其中3个是一般的星宿，并非物理的天体，2个是从喜帕恰斯那里继承过来的（M44和英仙座双星团），还有2个是全新的：一个是位于“ 天蝎座毒刺后面的星云 ”，现在被认证为显著的疏散星团 M7，它被一些现代的作者提议命名为“ 托勒密星团（Ptolemy's Cluster）”，另一个则是后发星团，现在被编为Melotte 111（但是不在Messier星表中）。

第一个被发现和记录下来的真正的“ 星云 ” 天体是仙女星系（ M31 ），在公元905年左右被观测到，在公元964年被波斯天文学家Al Sufi记录在他的《恒星之书（Book of Fixed Stars）》中。他还提到了一个“云雾状恒星 ”，位于船帆座 Delta星的北侧超过2度的地方，这也是个相当显著的疏散星团 IC 2391，船帆座Omicron。书中还包括了 Ptolemy 的6个天体，以及狐狸座中一个新的“星宿”（事实上是衣架星团，Collinder 399，也被昵称为“ 衣架星团 ”），因此他一共记录了9个天体。

与这里提到的其他深空天体不同，中国和北美洲（很有可能）的古代天文学家在1054年7月4日观测并且记录了一颗超新星的爆发；这颗超新星创造了蟹状星云（M1），最有趣的深空天体之一。

以后一直没有发现新的深空天体，直到1519年， Magellan （麦哲伦）报告说看到了一大一小两个麦哲伦星系。这使得1609年伽利略·伽利雷（伽利略·伽利雷）将望远镜引入天文以前，被人们观测到的深空天体总数达到了11个，尽管当时Al Sufi的工作还不被大多数人知道。通过望远镜，伽利略发现鬼星团（ M44 ）不是星云，而是星团。 Nicholas-Claude Fabri de Peiresc（1580-1637）在1610年发现了第一个真正的星云，猎户星云 M42，这也是第一个用望远镜发现的深空天体。天主教会天文学家J.-B. Cysatus（1588-1657）在1611年独立发现了 M42 ，但在很长一段时间内，这个天体并不为大众所知。此后不久，1612年，Simon Marius（1570-1624）发现了（独立地重新发现）仙女座（当时的仙女座星系， M31 ）。

Montechiaro公爵的宫廷天文学家Giovanni Batista Hodierna（1597-1660）编写了一份包括40个条目的星表，这些都是他用简单的放大20倍的伽利略·伽利雷式折射镜发现的，其中包括19个真正的云雾状天体，这份星表于1654年在Palermo发表。但这段历史长期被人遗忘，直到1980年代初期才被重新发现（由Serio，Indorato，Nastasi发表在the Journal of the History of Astronomy，第45卷（1985年2月）和第50卷（1986年8月）上）。这份星表中包括了独立重新发现的仙女星系（M31），猎户座星云（ M42 ），以及 Brocchi 星团，首次描述了英仙座 Alpha移动星团，还至少包括了9个（很可能是13个，甚至可能是15个）真正由他发现的天体：确定由他发现的天体有M6， M36 ， M37 ， M38 ，M41， M47 ，NGC 2362，NGC 6231，以及NGC 6530（与礁湖星云 M8 联系在一起的星团），很可能由他发现的有 M33 ， M34 ，NGC 752，以及NGC 2451，可能由他发现的有NGC 2169和NGC 2175。

Christia an Huygens （克里斯蒂安·惠更斯）在1656年独立地重新发现了猎户座星云M42，这一发现使这个天体广为所知；他还发现了位于这个星云内部的猎户座四合星中的三颗恒星。

来自Dantzig的Johan Hevel或者Hevelke（更为熟知的名字是 Hevelius （约翰·赫维留），1611-87）编写了一份包含156

4颗恒星的星表—《Prodomus Astronomiae》，和他的星图《Uranographia》一起在他死后发表。他还总结了了一份包含16个条目的列表，其中2个是真正的天体（仙女座星系 M31和鬼星团 M44），其他14个都是星宿或者根本不存在。Derham和Messier花了大量时间去寻找这些“ 星云 ”；Messier相信他认证出了其中一对位于大熊座的双星（即 M40 ）——现在我们知道，他认出的很可能不是 Hevelius看到的那对双星。 Hevelius 还是第一个看见 M22 的人，但是通常人们认为这个人类最早知道的球状星团是在1665年由 Abraham Ihle发现的。

在John Flamsteed（1646-1719）发表于1712年，并在1725年修订的星表《不列颠星表（Historia Coelestis Britannica）》中，提到了几个“ 星云 ”和“云雾状恒星 ”。其中大部分是当时已知的天体（后发星团Mel 111，英仙座h+chi双星团， M31 ， M42 ），还有3个独立发现的天体，包括重新发现的不为人知的Hodierna天体NGC 6530（与礁湖星云相联系的）和M41，以及一个他自己首先发现的天体，麒麟座 12号星周围的NGC 2244（与玫瑰星云 NGC 2237-9相联系的星团，两者都不在Messier星表中）。

Gottfried Kirch（1639-1710），一位柏林的天文观测者，以他对恒星和彗星的观测而闻名，他在1681年发现了M11，在1702年发现了 M5 。

Edmond Halley（哈雷）（1656-1742）在1715年的皇家学会《Philosophical Transactions》上发表了一份包含六个“光点和光斑”的列表，其中包括了他自己发现的球状星云半人马座 Omega（1677年在Helena峰旅行时发现）和 M13 （1714年发现），还有之前已知的天体 M42， M31 ， M22 ，和 M11 。

Jean-Jacques Dortous de Mairan（1678-1771）,在1731年以前，发现了猎户座大星云北侧一颗恒星周围的星云状物质，后来成为了大家所熟知的 M43 （这个发现于1733年发表）。此后不久，John Bevis（1695-1771）发现了蟹状星云 M1。他还创作了一份星图，他自己称之为英国星图（Uranographia Britannica），完成于1750年，但是由于出版商的破产，只有一到两本印刷本被制作出来，附带的星表也从未发表过。Messier一定是得到了这本星图的一份拷备，因为他在对M1，M11， M13 ， M22 ，M31，以及 M35 的描述中，曾经多次提到“英格兰星图（English Atlas）”。奇怪的是，Kenneth Glyn Jones却将 M35 的发现归功于1746年的de Chｅseaux，尽管在这之前Bevis似乎就已经看见它了，因为它出现在他的星图之中。

William Derham（1657-1735）在1733年的皇家学会《Philosophical Transactions》中公布了一张包含16个云雾状天体的列表，其中的14个来自于 Hevelius的星表，其余两个来自Halley的列表。其中只有2个天体是真实的（ M3 1 和 M7 ），其他的不是不存在，就是无趣的星宿，这些假天体迷惑着其他使用这张列表的天文学家们（包括Messier在内）；这张列表在1734年法国科学院《论文集》中再次发表，并且于1742年被收录在de Maupertuis的《Discours sur la Figure des Astres》一书中。

大约在1746年，Philippe Loys de Chｅseaux（1718-51）观测到几个星团和“云雾状恒星 ”，将它们的位置编成了一份星表。按照Kenneth Glyn Jones以及《Webb协会深空观测者手册（Webb Society Deep-Sky Observer's Handbook）》，第3卷（疏散和球状星团）的说法，其中的8个是首次发现的天体：IC 4665 (第2号，不确定），NGC 6633（第3号），M16（第4号）， M25 （第5号），M35（第12号，但是参看John Bevis那段的评论），M71（第13号）， M4 （第19号），和M17（第20号）。此外，他还独立地重新发现了M6（第1号），NGC 6231（第9号）和 M22 （第17号）。De Chｅseaux将列表交给了Reaumur，并且由他在1746年8月6日法国科学院中公布，但这份列表没有以其他的形式发表过。这份星表直到1884年在Bigourdan对其进行调查研究之后，才开始被更多的人知道。除了观测天空中的云雾状光斑之外，de Chｅseaux还可能是第一个用公式表达出奥伯斯佯谬（Olbers' paradox）的人。 Jean-Dominique Maraldi（1709-88），也被称为Maraldi二世，发现了两个球状星团：1746年9月7日发现了M15，1746年9月11日发现了 M2 。 Le Gentil（全名为Guillaume-Joseph-Hyacinthe-Jean-Baptiste Le Gentil de la Galaziere，1725-92）在1749年10月29日发现了 M32 ，仙女星系的伴星系。他还在那一年发现了气体星云礁湖星云，即礁湖星云（这个星云中的星团之前已经被Flamsteed发现了，参见前文），还可能发现了球状星团 NGC 6712。他还独立地发现了Hodierna 天体 M36 和 M38 。 Abbe Nicholas Louis de la Caille（即Lacaille，1713-62）于1751-52年旅行到南非，并且在那里观测了南天的恒星和深空天体，创造了几个南天星座（其中的大部分仍在使用），编写了包含42个条目的南天深空天体表，其中33个是真实的天体。它们之中的25个是首次发现，至少有两个是独立地重新发现的天体。Lacaille首先发现的天体主要包括船底座Ⅹ Eta星云NGC 3372，球状星团 NGC 104 （NGC 104），大麦哲伦云中的蜘蛛星云 NGC 2070，以及旋涡星系 M83 ，这是第一个被发现的本星系群以外的星系。这是Charles Messier（梅西耶）（1730-1817）开始编写他的星表之前发现的最后一个深空天体。1764年，Messier发现了 M3 ，这是第一个由他首先发现的深空天体。此后的十多年里，Charles Messier独自一人寻找着星团和云雾状天体。在此期间，他发现了27个天体，其中25个是真正的深空天体（其余两个天体是人马座的星云 M24 和双星 M40 ）。

此后一直到1781年，Messier自己还首先发现了另外18个云雾状天体（17个深空天体，加上一个四合星M73），使得他首先发现的天体总数达到43个，还有另外20个天体是独立地共同发现的。

1774年底，Johann Elert Bode(波德）（1747-1826）成功地加入到寻找新云雾状天体的队伍中来：他在这一年的最后一天（12月31日）发现了波德星系和 M82 ，后来还发现了另外三个天体（1775年发现 M53 ，1777年发现M92，1779年独立发现黑眼星系）。 Bode编写了一份包含75个条目的深空天体星表，于1777年发表在1779年《天文年历（Astronomisches Jahrbuch）》上，标题为《迄今发现的云雾状恒星和星团总表》。然而，按照Kenneth Glyn Jones的说法，这张列表中充斥着大量从Hevelius和其他人那里收集来的不存在的天体和星宿；它只包含了大约50个真实的天体。他后来发现的两个天体，M92和M64，在1779年底被发表在1782年的年历（Jahrbuch）上。另两个由Bode独立共同发现的天体， M48 和IC 4665，被公布在他的星图和星表——《Vorstellung der Gestirne》中，发表于1782年。大约5年之后，1779年，当Messier和Bode仍然积极编写他们的星表时，另外5个天文学家也带着成功的深空天体发现加入到这个“俱乐部”中：图卢兹的Antoine Darquier de Pellepoix（Darquier，1718-1802）在1月发现了环状星云 M57，比Messier稍早一些；他们都是在追踪彗星（1779年Bode彗星）时发现它的。英国天文学家Edward Pigott（1753-1824）在1779年3月23日发现了黑眼星系，只比Bode（1779年4月4日）早了12天，比Messier在1780年3月1日独立地发现它早了将近一年。曾在1772和1778年间（因此可能比Bode更早）独立地发现波德星系和 M82 的Johann Gottfried Koehler（或Köhler，1745-1801）最迟在这一年，发现了 M67 ，1779年4月11日，在追踪1779年Bode 彗星时，发现了 M59 和 M 60 。当Messier在这一天区另外发现了 M58 时，Barnabus Oriani（1752-1832）第一个发现了M61。Koehler在1779年发表了一份含有20个条目的星表。最后，Messier的朋友Pierre Mｅchain（梅襄）（1744-1804）开始了他的天文观测生涯，在1779年6月14日发现了M63，这是第一个由他首先发现的天体。随后，Mｅchain发现了约25个首次发现的天体，由于他与Charles Messier在观测方面的密切合作，这些天体中的大部分列入了Messier星表之中。由于他确实将他所有的发现都告诉给Messier，因此1947年Helen Sawyer-Hogg决定将其中的另外三个天体也加入到Messier星表中（M105到 M107 ）。

做为深空发现史上的一块重要的，包括103个天体的Messier星表最终版本于1781年发表在1784年的法国天文年历（Connaissance des Temps）上。最近，一些Messier个人笔记以及Mｅchain在1783年5月6日给Bernoulli的一封信中提到天体被扩充到Messier星表中，使天体总数达到110个，全部都是真实的天体（尽管有4个天体曾经失踪了超过一个世纪，还有一些关于 M102 的争论至今没有定论）。星表中包括了1782年4月以前被人发现的大部分星云，星团和星系，其中 M107 是Messier天体中最后一个被发现的天体（由Pierre Mｅchain发现）。

Messier星表的确给伟大的德-英天文学家Friedrich Wilhelm (William) Herschel（威廉．赫歇耳）（1738-1822）留下了深刻的印象，当时他因为在1781年发现了海王星而逐渐出名。1781年12月7日，Herschel从他的朋友William Watson那里得到了一份Messier星表的副本。当时他还是Bath的一名风琴演奏家（直到1782年5月他才放弃这一工作），和一名熟练的望远镜制造者。他在1789年8月28日组装起一架48英寸口径，40英尺焦距的巨型望远镜（利用这架镜子观测的第一天，他就发现了土星的一颗新卫星，土卫二），并且利用这架望远镜在英国可见的天区内（即北天）展开了大泛围的搜索。分三步，Herschel发表了包含2500多个天体的星表，其中大部分都是真正的深空天体。他使用的是当时最好的望远镜，因此完全没有竞争者。他的观测是在他妹妹Caroline Lucretia Herschel（卡罗琳．赫歇耳）（1750-1848）的帮助下完成的，她自己也是一位热情的观测者，她发现了Herschel星表中的许多星团和星云（其中包括了独立重新发现的 M 110 ，即H V.18，Messier在10年前发现过的天体，但没有被编入星表中；以及独立重新发现的丢失的Messier疏散星团 M48，即H VI.22），还发现了8颗彗星。

William Herschel将云雾状天体分成八类：亮星云暗星云极暗星云行星状星云超大星云非常致密的富星星团由大小（即明暗）恒星组成的致密星团

由恒星组成的松散稀疏的星团由于当时还不清楚这些天体的本质，因此这种分类法在今天只具有更多的历史意义了。

William（和Caroline） Herschel事实上在1800年前后就将北天几乎全部的天体都发现了。但南半球的天区还等着人们去探索，James Dunlop（1795-1848）在南半球进行了Lacaille之后的首次大规模观测。他和Thomas Makdougall Brisbane爵士（位于Paramatta的Brisbane天文台（1823-1827）的拥有者）一起在1821年来到了澳大利亚的新南威尔士州，在那里编写了一份星图（布里斯班星表（Brisbane Catalog），包含南天7000多颗恒星）。他将当时发现的深空天体编成了一份包含629个条目的《新南威尔士观测的南天星云星团表》。这份星表被交给William 赫歇尔的儿子，John Herschel（约翰．赫歇耳），并由他在1827年在皇家学会中公布。由于这项工作，Dunlop获得了皇家天文学会的金奖，以及法国科学院的Lalander奖。然后，这些奖项并不能掩盖他星表中大量“不存在”的天体，以及对天体的糟糕描述，以至于后来几乎无法确切地认证它们：只有大约一半的条目可以与真实的天体相联系。

John Frederick William (John) Herschel(约翰．赫歇耳）（1792-1871)继承了父亲的工作，在1833年出版的星表中增加了525个新条目（北天天体）。但是John Herschel也想编写南天星表，1883年11月13日，他和他的家人登上了开往南非好望角的客轮，于1834年3月4日抵达目的地。在接下来的日子里，他着重研究南天星空。他将观测到的南天云雾状天体编写成了一份包括1713个条目的星表，在1847年发表。显然地，他将他和他父亲的发现，以及其他人发现的深空天体编进了他的那份包含了5000多个条目的总星表（General Catalogue）中。

Herschel的工作最终给“ 星云 ”（和星团）的大发现时代做了一个总结。然而，揭露不同的深空天体的本质还需要很长时间，需要新的研究方法（尤其是照相术和光谱分析术）：“真正”星云的云雾本质是由英国业余天文学家，光谱分析术的先驱者William Huggins（1824-1910）在1860年代揭示的，直到1920年代，Edwin Hubble（埃德温．爱德文·哈勃）（1889-1953）才真正揭示出星系的本质实际上是与我们的银河系一样的独立的“ 岛宇宙 ”。

天空明亮度

影响深空天体观测的一个最重要的因素就是光污染。在所有我们能列出的天体中，它对暗淡的面状天体影响最大。黑暗天空的影响程度甚至超过了望远镜口径的影响；一架小望远镜在农村可以看到的暗星云和星系数目，比城市中的大望远镜要多许多。

有人说，即使住在严重光污染的地区，你仍然可以透过天光看到深空天体，从而得到快乐。纽约的观测者Jenny Worsnopp在她曼哈顿的楼顶上几乎找遍了所有的梅西耶天体；马萨诸塞州，剑桥的天文爱好者Tony Flanders也在城市公园里实现了这一目标。只要记住，不要因为看似平庸的结果而责备你自己或是你的望远镜。更好的选择是，记得把你的望远镜带到乡下别墅里去。

黑暗适应度

人类的眼睛需要一段时间来适应黑暗。只要你走到黑暗的环境中，眼睛的瞳孔只需要几秒钟就能扩张到差不多最大的程度。但是黑暗适应度最重要的部分与视网膜上的化学变化有关，这通常需要很长时间。

在完全的黑暗中呆上15分钟后，也许你会认为你的眼睛已经完全适应夜视了。但事实上，你的眼睛在接下来的15分钟内，对星光的敏感程度还可以增加2个星等 ——亮度相差6倍。此后的90分钟，甚至更长时间里，黑暗适应度仍然在非常缓慢地增加。因此别指望在观测的最初半个小时，甚至更短的时间内，能够很好地看清暗淡的天体。

实际上，完全黑暗是不可能达到的。即使不考虑光污染，你仍然需要一些光线来看清你正在做的事情。天文学家长久以来一直使用昏暗的红色手电筒来照明，因为红光对夜视能力的伤害最小。在接近黑暗的环境中，你是用视网膜上的杆状细胞来看东西的，这些细胞几乎看不见可见光波段的红色部分。你能看见红色的光线，是视网膜中的锥状细胞在起作用；锥状细胞可以帮助你在白天分辨各种色彩。（你有三种锥状细胞——红色，绿色和蓝色—

—但只有一种杆状细胞，对红光不敏感。）你可以使用红色锥状细胞来阅读星图和操作设备，从而保护你的杆状细胞能够灵敏地看清目镜中的东西。

用橡皮筋在手电筒前面绑一张红色的纸，这样就可以得到昏暗、弥漫的光线。你也可以在一个两节电池的手电筒上换上适合3到4节电池手电筒使用的灯泡，从而得到更暗，更红的光线。然而，比这些传统手法更好的选择是红色LED（发光二级管）手电筒。它高纯度，栗色的光线可以更有效地区分杆状和锥状细胞的作用范围。现在已经出现了许多专为天文爱好者设计的LED手电筒。

另一个保护黑暗适应度的秘诀是，用一只眼睛观测，另一只眼睛阅读星图。当不进行观测时，闭上那只观测用的眼睛，或者找个眼罩把它遮起来。

猎犬座的旋涡星系（M51），左侧是由资深观测者Roger N. Clark使用一架8英寸卡塞格林望远镜在完美的黑暗天空中所做的素描，右侧是由亚历桑那州基特峰上装备了CCD的0.9米（36英寸）望远镜拍摄的照片。这是第一个用眼睛观测到旋涡结构的“旋涡星云 ”。分别由Roger Clark和NOAO提供。