森林上方,一点橙色亮光落在细碎的星点旁。再往上,绿色与粉红色的极光像帘子垂下来。画面里最容易误会的地方,恰恰是这几层景物离得太近。

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图片:NASA APOD。Credit: Petr Horálek (Institute of Physics in Opava), Josef Kujal, Vojan Höfer · 原始页面

NASA 在 10 月 14 日选出这幅照片。摄影师原作记录说明,拍摄发生在 10 月 10 日,地点在瑞典 Lansjärv 附近。那晚出现强烈极光,火星也在天空中靠近 M44 蜂巢星团的中心。

靠近,是视线中的靠近

火星是太阳系里的行星,蜂巢星团则是一群遥远恒星。火星没有飞进它们中间,只是从地球看来,落在相似方向。这与把近处的路灯和远山放进同一张照片类似:二维画面把距离压平了。

NASA 的 M44 观测指南把它列为巨蟹座里的疏散星团。它在天空占约 1.5 度,相当于三个满月直径;肉眼可能只看见一团模糊微光,双筒望远镜能分出约二十颗恒星。数字会受观测条件影响,不是每个人都必定能数到同样多。

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解释图:来历自绘。同一视线中,可以叠着地球大气、太阳系行星与遥远恒星;不按比例。

极光也不是星团发出的光

极光来自地球高层大气。NOAA 的极光教程解释,沿磁场运动的高能电子碰撞氧原子和氮分子,把能量交给它们;这些粒子从较高能量状态回落时,释放出光。可以把它理解成大气中的发光过程,而非太阳光直接染绿夜空。

氧能发出绿色与红色光,氮参与另一些颜色。发什么颜色,既与气体种类有关,也与高度和粒子能量有关。仅靠这张照片的色块,不能给每一束光标出精确高度。

NOAA 也提醒,数码相机能记录人眼不容易看清的微弱颜色。照片中的鲜艳程度,不能保证就是现场肉眼的感受;不过,摄影师特别记录了那晚极光明亮到照亮地景。

星团还能帮忙校准恒星的年龄

蜂巢星团的星星大致同一时期形成,提供了比较恒星自转的共同背景。类太阳恒星会在磁化星风带走角动量的过程中减慢自转,天文学家希望据此估计年龄;这把尺子必须按恒星性质校准,不能说所有恒星一生都按同一个规律变慢。

Rampalli 等人 2021 年的论文整合 K2 望远镜三轮观测,为约 6.7 亿年的蜂巢星团整理出 1013 颗星的自转周期,其中 220 颗是新增测量。对于有至少两次高质量观测的 331 颗很可能是单星的目标,超过 95% 的周期差异在 10% 以内。我们读到的不是 1013 个同样可靠的“年龄答案”:论文区分了周期质量,也标出了已知和疑似双星,伴星可能影响转动及信号。

恒星太远,通常看不见表面一圈圈转动。研究者分析亮度随时间的重复变化,就像凭一盏转动灯的明暗节奏推测它多久转一圈;星斑变化会让这项测量更复杂,所以重复观测很有价值。

摄影师使用 Canon Ra 与 200 毫米镜头,f/2.8、ISO 10000,在三脚架上曝光 1.6 秒。短曝光有助于记录快速变化的景象,但不能把他的广角极光组图参数套到这一张:他另列的组图使用 12 毫米镜头和 2 秒曝光。

若想自己寻找蜂巢星团,先用 NASA 的星图认识巨蟹座,再在暗处用双筒镜观察。北半球春季晚间更方便;10 月照片中的火星相遇属于已经发生的特定时刻,不能据此保证今晚同样的排列。想追极光则看 NOAA 的实时预测,并结合当地云量与黑夜条件。