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德雷珀星表史话

本文作为《星表史话》连载的一部分,发表于《天文爱好者》2009年第7期。因为自觉写的不好,一直没好意思贴出来。本月初松鼠会那边放了出来,也顺便在这里留一份,稍有更新。

二十世纪初摄影术的出现,不仅自身成为天文研究的得力工具,还唤醒了沉寂多年的分光术。虽然早在1817年普鲁士的夫朗和费(Joseph Fraunhofer)就用自己发明的分光计发现了太阳光谱中的暗线。但是拍摄照片要求光源有很高的强度,此时只能用于研究化学实验室中的元素以及部分亮星。成功记录下月球照片的美国教授约翰•德雷珀在1842年就拍下了太阳的光谱。但由于此时的显影干板还不够敏感,对于那些遥远的天体无能为力。

1851年,英国的雕刻家阿切尔(Frederick Scott Archer )发明了火棉胶湿版摄影法。新方法的感光能力非常强,极大地缩短了拍摄时间,但是这种底板的保存时间非常短,只能现用现做,很不方便。直到1871年,英国一个摄影爱好者马多克斯(R.L Maddox)发明了溴化银明胶干板法,成功解决了火棉胶底板保存时间不长的问题。第二年大洋彼岸的美国天文摄影先驱约翰•德雷珀的儿子亨利•德雷珀(Henry Draper)就用这种新技术成功拍摄到织女星的光谱。他的成功绝非偶然。
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CDS星表库

国际天文年Logo去年是国际天文年,在翻译官方宣传手册之外,还在朋友们的鼓励下给《天文爱好者》写了一年的连载,介绍著名星表。编辑李鉴给这个系列起了个很棒的名字:“群星的族谱”。前后四五百年,二十多代天文学家,上千个星表,在新线索的串联下,发展脉络清晰可见。我常常因为灵光乍现激动得匆匆提笔,却在下笔的一刻冒出更多的问题……在积累有限之外,自己的笔力也还不足以驾驭这样宏大的题材,就当成框架索引来看好了。虽然遗憾种种,但总算是完成了一个心愿。这里是这个系列的番外篇,介绍星表数据库,发表在2010年1月的爱好者杂志上。

讲星表,就不能不提到法国斯特拉斯堡天文数据中心(Strasbourg Astronomical Data Center),这个始建于1972年的数据中心汇集了有文献记载的近万个星表,提供了详尽的查询方式,是天文学家获取数据的首选。而它的身世却少有人知……
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星表简介之三-依巴谷

了解天空的奥秘无疑是从星星的位置开始的。早在文字出现之前,人们还在用绘画描述生活场景的时候,就有了对那些明亮光点的记录,这样久远的历史现在已无从考证,战国时期的甘德、石申最早以天文著作闻名,但作品早已失传,只剩名目而已,古希腊喜帕恰斯(Hipparchus)编制的西方第一本星表也是因为被托勒密提及才为世人所知,而托勒密在《天文学大成》中整理的1千多颗恒星在整个中世纪都是权威,这几乎已经是目力的极限,直到17世纪,望远镜发明之后,人类才得以继续拓展自己的视野,随着望远镜口径的不断加大,在二十世纪,我们又走到了光学和机械技术的极限,天文学家们在五十年代前后意识到在地面测定的恒星位置误差主要来自大气的不稳定以及地球运动的不规则,已经很难依靠仪器的进步来解决,只有寄希望于空间望远镜,避开这些干扰因素。

于是法国斯特拉斯堡天文台台长Lacroute在1966年提出了伊巴谷(Hipparcos)计划,全称是高精度视差收集卫星(High Precision Parallax Collecting Satellite),它采用三角视差的方法来测量恒星的位置,距离,运动速度等信息,为了向喜帕恰斯致意而特意凑出了这个发音接近的缩写。在经过近二十年的论证研究之后,欧洲空间局终于在1976年接受了这一方案,着手设计制造。1989年8月8日在法属圭亚那的库鲁(Kourou)由阿丽亚娜4型火箭(Ariane-4)发射升空,本来准备发射到同步轨道上,但在36500公里处时远地点推进器的意外失效使它进入了椭圆轨道,这个轨道离地球最近时只有500km,这虽然高于地球大气(100km),但已经深入了地球辐射带内部,在穿越地球辐射带时,会有大量的高能粒子妨碍正常观测,并逐渐侵蚀着卫星部件,观测时间和使用寿命都受到不小的影响,到了1992年7月卫星开始出现异常,1993年3月在实现了预期的科学目标之后,停止了全部观测活动,1993年8月15日地面控制中心中断了与卫星的通讯联系。伊巴谷卫星从此加入了太空中孤独漫游者的行列。

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星表简介之二-星系团表

早在人们意识到“星云”可能不都在银河系内之前,就有人注意到有些“星云”喜欢聚集在一起,上文提到的梅西耶就是其中之一,但那时的认识水平还无法解释这样的分布特点,也许最简单的办法就是说服自己这只是巧合……
1948年口径5米的海尔望远镜落成仪式

十九世纪末,照相术的成熟使得天文学家们有了比眼睛更可靠的工具来观察天空,德国天文学家 Max Wolf (1863-1938)通过比对不同日期的天区照片,发现了两百多颗小行星和四个超新星,并在1901年意外地发现了后发座星系团……但是人们真正开始研究这些低表面亮度天体,还要等到半个世纪后更大望远镜的出现。

1948年当时世界上最大的反射望远镜——200吋的海尔(Hale)望远镜在帕洛玛(Palomar)山落成,48英寸的Samuel Oschin施密特望远镜落成,并在1950至1957年间完成了它著名的第一次巡天——帕洛玛天文台巡天(Palomar Observatory Sky Survey POSS),作为主要观测者之一的阿贝尔 George Ogden Abell (1927-83)根据对比度更高的红波段的结果编篡了一个包含2712个星系团的星系团表,1958年发表,作为他博士论文的一部分。但是仅凭星系在天球上的投影位置来判断它们是否属于同一个物理系统是十分困难的,需要给一些人为限制。Abell给出了如下的判据:

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星表简介之一

赫维留铜版星图中的猎户座“天上的星星数不清”,可天文学家既然要研究它们,首先要有个称呼。古人们给天上的亮星都起了名字,比如天狼星(英文是Sirius),织女星(Vega),并且划分了不同的区域,中国叫“宿”(xiu入声),欧洲则称作Constellation,即星座,而那些较暗的星就根据它所在区域的亮度排名按希腊字母编号(拜尔命名法,Johann Bayer 于1603年出版星表Uranometria时首次使用);或者按数字编号(佛氏命名法,英国格林威治天文台创始人John Flamsteed于1725年出版的《不列颠天图》Historia coelestis Britannica中首次使用),比如参宿中的第四亮星参宿四是猎户座的第一亮星于是称作$Orion\; \alpha$ ,也标作Orion1。

望远镜的使用大大拓展了人们的视野,我们所知道的恒星数目已经庞大到无法用任何一个星表来统计的地步。于是人们根据不同的需要,把同类天体的参数编辑在一起以便于使用。这就出现了不同的星表。现在通常采用星表缩写加编号的方式来命名天体,如果几个星表都收录了同一天体,它就有了不同的名字,比如著名的仙女座大星系,在梅西耶星表中为第31号,故简称M31,在NGC星表中为224号,便又称为NGC224。下面对常见的星表做个简单的介绍:

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