銀河系的照片是怎麼拍出來的?

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看到這個問題我不禁想到了一句話“不識廬山真面目,只緣身在此山中”。人類所在的地球身處銀河系中,是不可能將整個銀河系拍攝出來的。我們看到的銀河系的全景照片那是科學家們通過對銀河系的不斷觀測,通過計算機模擬出來的。

圖示:銀河系

上面的圖片就是科學家用計算機模擬的整個銀河系的照片。銀河系是一個直徑大約在10萬光年到18萬光年,包括1000億到4000億顆恆星棒旋星系。地球所在的太陽系位於銀河系的獵戶支臂上。因此我們在地球上看到的銀河系就像一條乳白色的大河橫亙在天空。我們把它叫做銀河。銀河只是銀河系的一部分。

我們身處在銀河系當中很難看到銀河系的全部,除非我們跳出銀河系來到距離銀河系很遠的地方來觀測銀河系,這樣就可以真真正正的看到銀河系的全景。但是這又是不可能的事情,人類現在不可能擁有飛出銀河系的能力。

圖示:肉眼可見的銀河只是銀河系的一部分

那麼科學家又是怎麼得到整個銀河系的圖像的呢?這就用到了空間直角座標系這個數學工具和功能強大的計算機。科學家以地球為原點,在空間中建立一個座標系。然後再將通過太空望遠鏡觀測到的恆星數據確定它們在座標系中相應座標。這樣一步步的銀河系的形狀就呈現在我們的眼前了。

咱們說起來簡單,可實際操作起來這是一個十分浩大的工程,科學家花費了10年左右的時間才確定了銀河系中近10億顆恆星的位置,而整個銀河系中至少有1000億顆恆星。因此科學家對銀河系的認識還只是冰山一角。

圖示:銀河系以及太陽在銀河系中的位置

下面這張圖是在2014年的時候,美國科學家利用NASA的斯皮策太空望遠鏡拍攝的200萬張照片拼湊出來的360度銀河系全景圖。這張銀河系全景圖像素可達200億,裡面包含了銀河系一半的恆星。

圖示:NASA發佈的銀河系全景圖

雖然我們就在銀河系中,但是科學家可以通過望遠鏡觀測的數據加上通過計算機的模擬,就可以讓我們有機會了解銀河系是什麼樣子的。


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迄今為止,月球是人類去過最遠的地方,這段距離在宇宙範圍內實在不值一提。四十多年前被髮射升空的旅行者1號是距離我們最遠的探測器了,但這麼久過去了它仍然沒有飛出太陽系。既然連太陽系都沒能出去,那人類是怎麼拍出銀河系照片的呢?下面我們就來解開這個謎題。

伽利略是意大利的一位著名科學家,他曾通過自制望遠鏡觀察夜空,並發現夜空中出現的環帶是由一顆顆恆星匯聚而成的星河,大多數閃閃發光的星辰其實都是一顆顆巨大的恆星。

在此基礎上,英國天文學家赫歇爾利用恆星計數方法對銀河系進行了大量的觀測研究之後,銀河系為扁平狀圓盤的假說首次確立,這也是人類對銀河系大概樣貌的最初瞭解。但赫歇爾在研究銀河系的過程中,因為受到設備的限制錯誤地估計了太陽的位置,他以為太陽處於銀河系盤面的中心。

直到後來沙普利對球狀星團的空間分佈進行研究,併成功建立銀河系透鏡形模型時,人類才知道太陽並非位於銀河系中心位置,而是在銀河系的邊緣地帶。沙普利建立的銀河系透鏡形模型,奠定了現代銀河系模型的基礎。

此後,人類通過觀測河外星系發現,那些河外星系大部分都呈漩渦結構。不過,也有一些學者覺得那些河外星系並不一定具有代表性,因為他們認為那些所謂的河外星系很有可能就位於銀河系之內。

哈勃望遠鏡是上世紀九十年代初升空的人類歷史上最偉大的天文設備,通過它的幫助證實了仙女座大星雲並不在銀河系內,而是銀河系外獨立的河外星系。藉助哈勃望遠鏡,天文學家得到了大量的數據,於是銀河系的盤狀螺旋結構獲得了人們的一致認可。

在科技水平穩步提高的過程中,可以測量天體射電波的射電望遠鏡誕生了。射電望遠鏡功能強大,還能夠測算出天體的射電強度、頻譜和偏振等量。得益於射電望遠鏡,人類對銀河系的瞭解愈加深刻。科學家通過測定中性氫的21釐米電磁輻射,證實了銀河系有著多個漩臂,銀河系是一個呈螺旋結構並有漩臂的盤狀星系。

後來,科學家又利用紅外相機拍攝了銀河系中心的紅外成像圖,並發現那裡有著密集的恆星,而且呈現為一個上下凸起的盤狀結構。從赫歇爾第一次建立銀河系模型到銀河系的大概樣貌被普遍接受,人類探索銀河系用了將近165年。

即使如此,目前我們對銀河系的認知還遠遠不夠,當前銀河系的大致樣貌是憑藉大量的觀測數據和數學模型通過電腦合成而來的。深處銀河系之中的我們,根本沒法去到銀河系之外拍攝其樣貌。至於真實的銀河系到底什麼樣子,我們當前對它的認知也許連冰山一角都算不上。


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配圖並不是銀河系,銀河系是下面這張。


這當然是不可能拍出來的,因為人類出來沒有到過這個視角去看銀河系。
這圖片是根據觀測數據模擬出來的。最初天文學家以為銀河系是一個漩渦星系,像下圖這樣的。

但後來發現銀河系的中心核球居然是一邊大一邊小的,從而發現它不是扁球狀的,而是棒狀的,因此確認為一個棒旋星系。而根據

由於我們處在銀河系內,所以我們是看不到銀河系究竟長什麼樣子的,“不識廬山真面目,只緣身在此山中。”然而有一個星系長得很像銀河系,甚至有人直接拿來當銀河系圖片了。


這是一張哈勃太空望遠鏡的實拍圖。這是一個編號為UGC12158的棒旋星系。

而上圖這樣的銀河系圖片,都是模擬出來的,也就是P出來的。


星宇飄零2099


答:所有銀河系的全景照片,都是模擬合成出來的,不是拍攝得到的。


我們太陽系是銀河系中的一員,銀河系直徑高達20萬光年,太陽系範圍才一光年;我們人類的活動範圍很小,根本不可能拍攝到銀河系的全景照片。

但我們還是看到過很多銀河系的照片,其實這些都是根據銀河系的觀測數據,然後用電腦合成的;可能難免會存在一些不準確,但確實是目前基於觀測數據下,最合理的銀河系模型。


雖然我們處於銀河系之中,但總有一些辦法,得到銀河系的準確模型,比如下面幾點:

(1)恆星之間是非常空曠的,我們能看到銀河系中遙遠的恆星和星團;

(2)天文學家用高精度的天文儀器,測量了一些恆星的距離和方位,然後以地球為中心建立三維圖像,隨著測量恆星數目的增加,銀河系的大致結構自然會顯現出來;

(3)可見光下銀河會被星際塵埃遮擋,但是在紅外線以及X射線下的銀河系,會有更多細節,幫助科學家完善銀河系的結構模型;

(4)科學家研究了大量河外星系的結構,根據星系的特徵劃分為不同的星系,再結合我們對銀河系的觀測數據,推測出銀河系屬於棒旋星系;

天文學家針對銀河系的結構,研究了幾百年的時間,隨著觀測工具的強大,對銀河系結構的認識也越來越準確。


下圖的銀河系全景圖,就是目前銀河系最合理的模型,你也可以說是電腦合成出來的。


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銀河系的照片是怎麼拍出來的?

其實我們看到的銀河照片有兩種,一種是星野銀河,一種是上帝角度的銀河照片,無論是哪一種,可能很多朋友都不知道怎麼來的,下面簡單介紹下。

一般典型的銀河照片就是這樣,這也是我們使用常見的設備能拍到的,一般要求拍攝地光害小,天空通透,夏季,因為冬季銀河背向銀心拍不出壯麗的銀河景觀!曝光參數一般選擇高ISO,然後30S-1分鐘,如果中焦的話適當減少曝光時間,避免拉線!如果有星野赤道儀跟蹤的話,地景需要注意,或者不拍地景,因為地景會虛!

這種銀河系空間望遠鏡拍攝的局部銀河拼接起來的,我們無論在地面上或者近地軌道上,最多就只能拍到這樣的銀河了!

這是上帝角度的銀河系,座標中心就是太陽系,而由於我們太陽系本身就在盤面上,因此我們是無法拍攝到如此角度的照片的!

“不識廬山真面目”就是我們地球的真實寫照,但天文學家並未坐以待斃,1989年8月8日升空的“伊巴谷”衛星就是為此事而來,儘管它並未進入正常軌道,但他依然在短短的數年時間內取得了大量的成果,對118000顆恆星的位置進行了精確的測量,從而得知了我們銀河系的3D模型,當然這對於有著數千億顆恆星的銀河系來說,數量上絕對是不夠的,但讓我們瞭解到了真實的銀河系!

而2013年12月19日升空的歐空局“蓋亞”衛星則對約11.4億顆恆星進行了位置測量,建立了有史以來最為精細的銀河系3D模型!我們看到的“上帝角度的銀河系”就是“蓋亞”的傑作!

當然我們也很清楚的瞭解到了銀河系在星系演化類型中是屬於Sb型,不僅僅是這些圍觀群眾瞭解的,還有更大的天文觀測者也將從“蓋亞”的觀測資料中取得重大的科研成果,未來將應用於更廣闊的宇宙研究!


星辰大海路上的種花家


很遺憾,迄今為止,人類還沒有拍攝到過銀河系的全貌照片。我們看到的銀河系全貌照片都是天文學家通過計算機合成出來的,所以我們並不知道銀河系的真正樣子。

我們身處盤狀的銀河系中,銀盤直徑可達十幾萬光年,銀盤厚度也有兩千光年。而人類現在就連半徑1光年的太陽系都還沒有離開,更何況是範圍遠大於太陽系的銀河系。既然無法離開銀河系,所以我們就無法對銀河系的全貌進行拍照,銀河系的真正樣子也就無從知曉。

不過,天文學家用計算機模擬出的銀河系外觀與實際應該相差不會太大,因為這種模擬使用了大量的真實觀測數據。雖然我們在銀河系內無法直接觀測到銀河系全貌,但我們只要測量各個方向的恆星與地球的距離,知道每顆恆星在銀河系中的空間分佈,這樣就能繪製出銀河系的外觀。

但這項工作絕非易事,因為銀河系中的恆星數量至少有一千億顆,並且銀河系中還有大量會阻擋恆星的星際塵埃,這需要大規模的觀測任務。為此,歐洲宇航局(ESA)在2013年發射了蓋亞空間望遠鏡,計劃在為期十年左右的任務期間觀測銀河系中的10億個天體,其中主要是恆星。

有了大量恆星的分佈規律,就能瞭解到銀河系中的恆星是如何運動的,從而可以比較準確地模擬出銀河系的外觀。在目前已觀測到的星系中,NGC 6744被認為是最像銀河系的星系之一:

NGC 6744距離銀河系大約3100萬光年,直徑約為18萬光年。在這個星系附近,還有一個類似大麥哲倫星雲的衛星星系。


火星一號


銀河系擁有2000億恆星,直徑20萬光年,十分的廣闊。但可惜我們看到的各種銀河系圖像,都不是真實拍到的,都是通過某些觀測用電腦合成的。

對於星系最直觀的印象不是通過觀測銀河系完成的,而是用過觀測河外星系瞭解的,在1920年代哈勃就觀測到銀河系外的一個個光點,而那些光點其實就是星系,現代可以通過哈勃這種可見光空間望遠鏡觀測宇宙深處,但是也無法看清整個星系,只能大體上把握星系的形狀面貌,通過多種觀測(X射線、可見光、紅外線等)手段,將得出的信息在電腦上綜合,然後模擬出星系的形狀,估算出恆星的數量。

地球處於銀河系內,按理說應該觀測的更加清楚,但實際上並不是,下圖是哈勃望遠鏡觀測的銀河系近中央地帶的圖像,可以看到一片漆黑,只有一些光點,還是通過長時間曝光,多次拍攝合成的圖像。由於銀河系的廣闊,人類不可能在星系內部觀測到整個星系的面貌,加上銀河系中密集的塵埃和氣體的遮擋更加艱難。但是卻可以通過觀測到的計算、推測銀河系的物質分佈,加上對其他星系的觀測,推測銀河系的整體面貌。

銀河系太大了,望遠鏡由於口徑等的影響,每次只能觀測到很小很小的範圍,相較於整個銀河系20萬光年的範圍,甚至都可以忽略了。


來看世界呀


如題。銀河系的圖片在星空攝影中又叫深空攝影。星空攝影一般分為星野攝影和深空攝影。

拍攝前的準備:

1、單反相機+廣角鏡頭,閃光燈、三腳架,快門線,強光手電筒,最好有一臺星野儀。

2、遠離光汙染的城市,那怕是很微弱的光,由於長時間曝光,相機對光是很敏感的。會影響成像質量。

3、星空地圖APP(star walk)。便於及時瞭解星空動態。

4、學習一下後期製作,對於銀河的拍攝很重要,經過後期處理的照片才能更好的詮釋出銀河的恢弘璀璨。軟件: Photoshop及Lightroom。

怎麼拍?

1、對焦:手動對焦無限遠,或藉助強光手電筒,手動實時取景進行對焦。

2、構圖取景:如果在拍攝銀河的同時再加上前景(樹、古建築等),照片會更加出彩。先拍一張前景照片(也可以用閃光燈來補光),等到時間合適的時候再拍一張銀河照片,最後在Photoshop中合成兩張照片。

3、拍攝格式:RAW。色域更廣,便於後期調整。

4、曝光:一般根據500或600規則進行曝光,如果你使用的是14mm的鏡頭,500除以14等於35s,600除以14等於42s,只要曝光時間在35s和42s之間都可以拍出清晰的照片。如果感覺到曝光時間不足,只要提高iso即可。關閉降噪功能。

5、記得在正式拍攝前先試拍幾張。看看效果,再根據情況進行調整。

祝你早出佳作!


湘水漂漂


銀河系的照片不是拍出來的,我們看到的很多神似銀河系的星系照片,要麼是哈勃這類大型天文望遠鏡拍攝的其他星系,要麼是依賴現代計算機技術模擬出來的。

比如這張

它不是銀河系,而是銀河系的近鄰——M31,又叫仙女座大星系,這是在多波段用望遠鏡實實在在的拍攝後,利用計算機疊加合成的。

而這張

是歐洲南方天文臺VISTA望遠鏡的巡天數據生成的銀河系旋臂示意,並非基於拍攝,雖然和前一張都經過計算機的處理,但這是有實在的區別的。

為什麼銀河系的照片我們沒法拍出來?因為我們就在銀河系裡,就像不去太空,我們也無法拍攝地球的樣子一樣,這是一個很淺顯的道理。

但地球之外,太陽系之內的大部分太空,是我們能實實在在有探測器可以到達的。

銀河系之外不一樣,人類到現在都不知道飛了40多年的旅行者一號是否飛出太陽系了,何談到銀河系的上空給銀河系拍一張照呢?

我們能看到的銀河系,最多是多波段的盤面,具體銀河系什麼樣子,我們一無所知。

而我們開頭第二張看到的“模擬出來”的銀河系,就是基於各種間接的觀測證據,其中最著名的就是根據對中性氫發出的能穿透星雲星際物質的21釐米波得到的銀河系懸臂結構。

注意,根據最新的研究證據,銀河系不是幾十年前認為的是一個漩渦星系,而是一個棒旋星系,這和老鄰居仙女座大星系是有區別的。


科學新視野


銀河系的照片是拍攝加合成。當然也有純合成的照片。

目前人類最遠的探測器旅行者一號都未飛出太陽系,要是真實拍攝出銀河系全貌,按照這速度要飛出銀河系還得數億年。

我們身處銀河系的較邊緣角落。銀河系太大了,我們抬頭就可以看見銀河系。可以想象,肉眼看見的銀河系和你所站在的地球連為一體還僅僅只是銀河系的一小部分。


天文學可以去全球不同地方拍攝銀河系的不同方向,比如以地球為中心,看到的銀河系應該是四面八方的。

不過這些都不會完全繪製出銀河系的全貌。畢竟銀河系的另一端很難用相機拍到。

這個時候我們可以動用哈勃望遠鏡。不過,哈勃望遠鏡不用拍攝到系內所有星球。只需按照銀河系內的輻射分佈繪製出整個銀河系全貌。天體密度越大,輻射越多。

於此同時,天文學家也可以用概率估計整個銀河系全貌。比如,你要知道上海有多少人,可以踩點廣場的人流,具有代表性的小區人口總數,以及學校等其他具有代表性的場所。這樣就能估算出整個銀河系的天體數量,


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