03.05 银河系的照片是怎么拍出来的?

思克奇火富吧


迄今为止,月球是人类去过最远的地方,这段距离在宇宙范围内实在不值一提。四十多年前被发射升空的旅行者1号是距离我们最远的探测器了,但这么久过去了它仍然没有飞出太阳系。既然连太阳系都没能出去,那人类是怎么拍出银河系照片的呢?下面我们就来解开这个谜题。

伽利略是意大利的一位著名科学家,他曾通过自制望远镜观察夜空,并发现夜空中出现的环带是由一颗颗恒星汇聚而成的星河,大多数闪闪发光的星辰其实都是一颗颗巨大的恒星。

在此基础上,英国天文学家赫歇尔利用恒星计数方法对银河系进行了大量的观测研究之后,银河系为扁平状圆盘的假说首次确立,这也是人类对银河系大概样貌的最初了解。但赫歇尔在研究银河系的过程中,因为受到设备的限制错误地估计了太阳的位置,他以为太阳处于银河系盘面的中心。

直到后来沙普利对球状星团的空间分布进行研究,并成功建立银河系透镜形模型时,人类才知道太阳并非位于银河系中心位置,而是在银河系的边缘地带。沙普利建立的银河系透镜形模型,奠定了现代银河系模型的基础。

此后,人类通过观测河外星系发现,那些河外星系大部分都呈漩涡结构。不过,也有一些学者觉得那些河外星系并不一定具有代表性,因为他们认为那些所谓的河外星系很有可能就位于银河系之内。

哈勃望远镜是上世纪九十年代初升空的人类历史上最伟大的天文设备,通过它的帮助证实了仙女座大星云并不在银河系内,而是银河系外独立的河外星系。借助哈勃望远镜,天文学家得到了大量的数据,于是银河系的盘状螺旋结构获得了人们的一致认可。

在科技水平稳步提高的过程中,可以测量天体射电波的射电望远镜诞生了。射电望远镜功能强大,还能够测算出天体的射电强度、频谱和偏振等量。得益于射电望远镜,人类对银河系的了解愈加深刻。科学家通过测定中性氢的21厘米电磁辐射,证实了银河系有着多个漩臂,银河系是一个呈螺旋结构并有漩臂的盘状星系。

后来,科学家又利用红外相机拍摄了银河系中心的红外成像图,并发现那里有着密集的恒星,而且呈现为一个上下凸起的盘状结构。从赫歇尔第一次建立银河系模型到银河系的大概样貌被普遍接受,人类探索银河系用了将近165年。

即使如此,目前我们对银河系的认知还远远不够,当前银河系的大致样貌是凭借大量的观测数据和数学模型通过电脑合成而来的。深处银河系之中的我们,根本没法去到银河系之外拍摄其样貌。至于真实的银河系到底什么样子,我们当前对它的认知也许连冰山一角都算不上。


古灮科学


银河系拥有2000亿恒星,直径20万光年,十分的广阔。但可惜我们看到的各种银河系图像,都不是真实拍到的,都是通过某些观测用电脑合成的。

对于星系最直观的印象不是通过观测银河系完成的,而是用过观测河外星系了解的,在1920年代哈勃就观测到银河系外的一个个光点,而那些光点其实就是星系,现代可以通过哈勃这种可见光空间望远镜观测宇宙深处,但是也无法看清整个星系,只能大体上把握星系的形状面貌,通过多种观测(X射线、可见光、红外线等)手段,将得出的信息在电脑上综合,然后模拟出星系的形状,估算出恒星的数量。

地球处于银河系内,按理说应该观测的更加清楚,但实际上并不是,下图是哈勃望远镜观测的银河系近中央地带的图像,可以看到一片漆黑,只有一些光点,还是通过长时间曝光,多次拍摄合成的图像。由于银河系的广阔,人类不可能在星系内部观测到整个星系的面貌,加上银河系中密集的尘埃和气体的遮挡更加艰难。但是却可以通过观测到的计算、推测银河系的物质分布,加上对其他星系的观测,推测银河系的整体面貌。

银河系太大了,望远镜由于口径等的影响,每次只能观测到很小很小的范围,相较于整个银河系20万光年的范围,甚至都可以忽略了。


来看世界呀


银河系的照片是怎么拍出来的?

其实我们看到的银河照片有两种,一种是星野银河,一种是上帝角度的银河照片,无论是哪一种,可能很多朋友都不知道怎么来的,下面简单介绍下。

一般典型的银河照片就是这样,这也是我们使用常见的设备能拍到的,一般要求拍摄地光害小,天空通透,夏季,因为冬季银河背向银心拍不出壮丽的银河景观!曝光参数一般选择高ISO,然后30S-1分钟,如果中焦的话适当减少曝光时间,避免拉线!如果有星野赤道仪跟踪的话,地景需要注意,或者不拍地景,因为地景会虚!

这种银河系空间望远镜拍摄的局部银河拼接起来的,我们无论在地面上或者近地轨道上,最多就只能拍到这样的银河了!

这是上帝角度的银河系,坐标中心就是太阳系,而由于我们太阳系本身就在盘面上,因此我们是无法拍摄到如此角度的照片的!

“不识庐山真面目”就是我们地球的真实写照,但天文学家并未坐以待毙,1989年8月8日升空的“伊巴谷”卫星就是为此事而来,尽管它并未进入正常轨道,但他依然在短短的数年时间内取得了大量的成果,对118000颗恒星的位置进行了精确的测量,从而得知了我们银河系的3D模型,当然这对于有着数千亿颗恒星的银河系来说,数量上绝对是不够的,但让我们了解到了真实的银河系!

而2013年12月19日升空的欧空局“盖亚”卫星则对约11.4亿颗恒星进行了位置测量,建立了有史以来最为精细的银河系3D模型!我们看到的“上帝角度的银河系”就是“盖亚”的杰作!

当然我们也很清楚的了解到了银河系在星系演化类型中是属于Sb型,不仅仅是这些围观群众了解的,还有更大的天文观测者也将从“盖亚”的观测资料中取得重大的科研成果,未来将应用于更广阔的宇宙研究!


星辰大海路上的种花家


配图并不是银河系,银河系是下面这张。


这当然是不可能拍出来的,因为人类出来没有到过这个视角去看银河系。


这图片是根据观测数据模拟出来的。最初天文学家以为银河系是一个漩涡星系,像下图这样的。

但后来发现银河系的中心核球居然是一边大一边小的,从而发现它不是扁球状的,而是棒状的,因此确认为一个棒旋星系。而根据

由于我们处在银河系内,所以我们是看不到银河系究竟长什么样子的,“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”然而有一个星系长得很像银河系,甚至有人直接拿来当银河系图片了。


这是一张哈勃太空望远镜的实拍图。这是一个编号为UGC12158的棒旋星系。

而上图这样的银河系图片,都是模拟出来的,也就是P出来的。


星宇飘零2099


如题。银河系的图片在星空摄影中又叫深空摄影。星空摄影一般分为星野摄影和深空摄影。

拍摄前的准备:

1、单反相机+广角镜头,闪光灯、三脚架,快门线,强光手电筒,最好有一台星野仪。

2、远离光污染的城市,那怕是很微弱的光,由于长时间曝光,相机对光是很敏感的。会影响成像质量。

3、星空地图APP(star walk)。便于及时了解星空动态。

4、学习一下后期制作,对于银河的拍摄很重要,经过后期处理的照片才能更好的诠释出银河的恢弘璀璨。软件: Photoshop及Lightroom。

怎么拍?

1、对焦:手动对焦无限远,或借助强光手电筒,手动实时取景进行对焦。

2、构图取景:如果在拍摄银河的同时再加上前景(树、古建筑等),照片会更加出彩。先拍一张前景照片(也可以用闪光灯来补光),等到时间合适的时候再拍一张银河照片,最后在Photoshop中合成两张照片。

3、拍摄格式:RAW。色域更广,便于后期调整。

4、曝光:一般根据500或600规则进行曝光,如果你使用的是14mm的镜头,500除以14等于35s,600除以14等于42s,只要曝光时间在35s和42s之间都可以拍出清晰的照片。如果感觉到曝光时间不足,只要提高iso即可。关闭降噪功能。

5、记得在正式拍摄前先试拍几张。看看效果,再根据情况进行调整。

祝你早出佳作!


湘水漂漂


看到这个问题我不禁想到了一句话“不识庐山真面目,只缘身在此山中”。人类所在的地球身处银河系中,是不可能将整个银河系拍摄出来的。我们看到的银河系的全景照片那是科学家们通过对银河系的不断观测,通过计算机模拟出来的。

图示:银河系

上面的图片就是科学家用计算机模拟的整个银河系的照片。银河系是一个直径大约在10万光年到18万光年,包括1000亿到4000亿颗恒星棒旋星系。地球所在的太阳系位于银河系的猎户支臂上。因此我们在地球上看到的银河系就像一条乳白色的大河横亘在天空。我们把它叫做银河。银河只是银河系的一部分。

我们身处在银河系当中很难看到银河系的全部,除非我们跳出银河系来到距离银河系很远的地方来观测银河系,这样就可以真真正正的看到银河系的全景。但是这又是不可能的事情,人类现在不可能拥有飞出银河系的能力。


图示:肉眼可见的银河只是银河系的一部分

那么科学家又是怎么得到整个银河系的图像的呢?这就用到了空间直角坐标系这个数学工具和功能强大的计算机。科学家以地球为原点,在空间中建立一个坐标系。然后再将通过太空望远镜观测到的恒星数据确定它们在坐标系中相应坐标。这样一步步的银河系的形状就呈现在我们的眼前了。

咱们说起来简单,可实际操作起来这是一个十分浩大的工程,科学家花费了10年左右的时间才确定了银河系中近10亿颗恒星的位置,而整个银河系中至少有1000亿颗恒星。因此科学家对银河系的认识还只是冰山一角。

图示:银河系以及太阳在银河系中的位置

下面这张图是在2014年的时候,美国科学家利用NASA的斯皮策太空望远镜拍摄的200万张照片拼凑出来的360度银河系全景图。这张银河系全景图像素可达200亿,里面包含了银河系一半的恒星。

图示:NASA发布的银河系全景图

虽然我们就在银河系中,但是科学家可以通过望远镜观测的数据加上通过计算机的模拟,就可以让我们有机会了解银河系是什么样子的。


兔斯基聊科学


答:所有银河系的全景照片,都是模拟合成出来的,不是拍摄得到的。


我们太阳系是银河系中的一员,银河系直径高达20万光年,太阳系范围才一光年;我们人类的活动范围很小,根本不可能拍摄到银河系的全景照片。

但我们还是看到过很多银河系的照片,其实这些都是根据银河系的观测数据,然后用电脑合成的;可能难免会存在一些不准确,但确实是目前基于观测数据下,最合理的银河系模型。


虽然我们处于银河系之中,但总有一些办法,得到银河系的准确模型,比如下面几点:

(1)恒星之间是非常空旷的,我们能看到银河系中遥远的恒星和星团;

(2)天文学家用高精度的天文仪器,测量了一些恒星的距离和方位,然后以地球为中心建立三维图像,随着测量恒星数目的增加,银河系的大致结构自然会显现出来;

(3)可见光下银河会被星际尘埃遮挡,但是在红外线以及X射线下的银河系,会有更多细节,帮助科学家完善银河系的结构模型;

(4)科学家研究了大量河外星系的结构,根据星系的特征划分为不同的星系,再结合我们对银河系的观测数据,推测出银河系属于棒旋星系;

天文学家针对银河系的结构,研究了几百年的时间,随着观测工具的强大,对银河系结构的认识也越来越准确。


下图的银河系全景图,就是目前银河系最合理的模型,你也可以说是电脑合成出来的。


好啦!我的内容就到这里,喜欢我们文章的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


地球处在银河系之中,所以是无法从上帝视角拍出银河系的整体图像的,那这图像是如何来的呢?这主要得益于现代天文观测技术的进步。

2013年12月19日,造价32亿美元的盖亚探测器升空,这是由欧洲航天局发射的一颗空间望远镜,将对银河系内近10亿颗恒星进行观测,测量恒星的距离、位置以及运动规律,分析其光谱与恒星颜色,这样为绘制银河系图像带来了帮助。

而在早期,科学家认识到探测宇宙中中性氢释放出的特定辐射有助于认识到银河系的结构,中性氢就是那些非电离态的氢原子,这种中性氢自身会发出波长为21厘米、频率为1420.4057517667 MHz的射电谱线,科学家观测这种特定的辐射绘制出了银河系大约的模样,就是下图:

绘制银河系的图像不是一架望远镜就能够完成的任务,斯皮策、哈勃空间望远镜的观测数据都可以辅助绘制,现在的望远镜涵盖了人类已知的所有的电磁波段,正是由于观测技术的提高,我们才能够看到那些精美的由观测数据基于数据可视化绘制出来的宇宙空间图景。

个人浅见,欢迎评论!


科学船坞


银河系的照片是拍摄加合成。当然也有纯合成的照片。

目前人类最远的探测器旅行者一号都未飞出太阳系,要是真实拍摄出银河系全貌,按照这速度要飞出银河系还得数亿年。

我们身处银河系的较边缘角落。银河系太大了,我们抬头就可以看见银河系。可以想象,肉眼看见的银河系和你所站在的地球连为一体还仅仅只是银河系的一小部分。



天文学可以去全球不同地方拍摄银河系的不同方向,比如以地球为中心,看到的银河系应该是四面八方的。

不过这些都不会完全绘制出银河系的全貌。毕竟银河系的另一端很难用相机拍到。

这个时候我们可以动用哈勃望远镜。不过,哈勃望远镜不用拍摄到系内所有星球。只需按照银河系内的辐射分布绘制出整个银河系全貌。天体密度越大,辐射越多。


于此同时,天文学家也可以用概率估计整个银河系全貌。比如,你要知道上海有多少人,可以踩点广场的人流,具有代表性的小区人口总数,以及学校等其他具有代表性的场所。这样就能估算出整个银河系的天体数量,


科学认识论


很遗憾,迄今为止,人类还没有拍摄到过银河系的全貌照片。我们看到的银河系全貌照片都是天文学家通过计算机合成出来的,所以我们并不知道银河系的真正样子。

我们身处盘状的银河系中,银盘直径可达十几万光年,银盘厚度也有两千光年。而人类现在就连半径1光年的太阳系都还没有离开,更何况是范围远大于太阳系的银河系。既然无法离开银河系,所以我们就无法对银河系的全貌进行拍照,银河系的真正样子也就无从知晓。

不过,天文学家用计算机模拟出的银河系外观与实际应该相差不会太大,因为这种模拟使用了大量的真实观测数据。虽然我们在银河系内无法直接观测到银河系全貌,但我们只要测量各个方向的恒星与地球的距离,知道每颗恒星在银河系中的空间分布,这样就能绘制出银河系的外观。

但这项工作绝非易事,因为银河系中的恒星数量至少有一千亿颗,并且银河系中还有大量会阻挡恒星的星际尘埃,这需要大规模的观测任务。为此,欧洲宇航局(ESA)在2013年发射了盖亚空间望远镜,计划在为期十年左右的任务期间观测银河系中的10亿个天体,其中主要是恒星。

有了大量恒星的分布规律,就能了解到银河系中的恒星是如何运动的,从而可以比较准确地模拟出银河系的外观。在目前已观测到的星系中,NGC 6744被认为是最像银河系的星系之一:

NGC 6744距离银河系大约3100万光年,直径约为18万光年。在这个星系附近,还有一个类似大麦哲伦星云的卫星星系。


分享到:


相關文章: