M 42 猎户座大星云介绍与图解

文/喻园

M42由Nicholas-Claude Fabri de Peiresc在1610年发现。

猎户座大星云距离我们大约1,600（或者1,500）光年，是天空中最亮的弥漫星云，肉眼可见，对任何口径的望远镜来说，从最小的玻璃镜到最大的地基天文台，甚至是Hubble太空望远镜，这都是一个值得观测的天体。

它是一块大得多的气体和尘埃云的主要部分，这片气云延伸超过10度，占据了猎户星座的一大半天区。这片巨大的气云的真实大小为好几百个光年。它在在长时间暴光的照片中可以被看到（参见Burnham的照片），除了猎户座大星云位于中心外，还包含了下面比较著名的天体：Barnard环，马头星云区域（也包含了NGC 2042，即猎户座B），和M78附近的反射星云。除了可见光波段的许多令人印象深刻的深度暴光照片之外，猎户座大星云在红外光波段也有着异常壮丽的表现。

猎户座大星云本身仍然是天空中一个巨大的天体，延伸达66x60角分，覆盖的区域相当于满月面积的四倍。相应的真实直径约为30光年。它也是最明亮的深空天体之一，用肉眼就可以清楚地看见。Ptolemy，以及后来的Tycho Brahe和Johann Bayer都将其中最明亮的恒星作为一颗亮星而记入星表——后者将其标为猎户座Theta星，Galileo也在1610年初用他的望远镜首次观测这片天区，发现了一些暗星，直到1610年，法国律师Nicholas-Claude Fabri de Peiresc（1580-1637）将它的望远镜转向这一区域，才发现这是个星云。笔者对于此前一直没有关于其星云本质的任何记录而感到非常疑惑。这个星云在1611年被Lucerne的天主教会天文学家Johann Baptist Cysatus（1588-1657）独立地重新发现，他还将其与同年他观测到的一颗彗星进行了比较。已知最早的猎户座大星云的素描是由Giovanni Batista Hodierna绘制的。所有这些发现显然都在一段时间内被遗忘了，因此最后这一发现被归功于Christian Huygens一个人，他在1656年独立地重新发现了这个星云，Charles Messier也在1769年3月4日，独立地发现，并将它加入自己的星表。

由于Messier所知的猎户座大星云的素描与星云留给他的印象相去甚远，他亲自给这个天体绘制了一幅精细的素描，为了“有助于再次辨认它，如果它不随时间变化的话”（就像Messier在他的星表简介中声称的那样）。

从此，这个华丽的天体持续地影响着天文学家们。它是1774年William Herschel用他自己制造的6英尺焦距反射望远镜观测的第一个深空天体。1789年，他用他的40英尺焦距的望远镜进行了观测，出于先知式的灵感，他将它描述为“一片未成形的炽热的薄雾，未来太阳的混沌原料。”1880年，M42成为第一个被成功拍摄下来的星云， 是由Henry Draper完成的。

这个星云的北侧边缘，被一条明显的暗带切开，在我们的照片可看得很清楚。这张照片是由英澳天文台的David Malin拍摄的。点击查看更多有关这张照片的信息。

东北侧的这一小部分最早是由de Mairan观测到的，被Charles Messier赋予了另外一个编号，M43（参见下文）。在北侧非常近的地方，还有一个更暗淡的反射星云，部分反射来自于大星云的光线。它们对Charles Messier来说并不明显，但后来被标记为NGC1973、1975和1977。这里我们收集了更多M42、M43的图片，以及更多M42、M43和NGC 1973-5-7的照片。

M42本身显然是一团非常狂暴的气体和尘埃，充满了有趣的细节，C.R. O’Dell在他的HST照片说明中将其比喻为科罗拉多大峡谷丰富多彩的地形。其中主要的特征被不同的观测者赋予了自己的名字：将M43从星云主体中分割出来的暗星云，向星云主体中延伸了很大一部分，形成了通常被称为“鱼嘴”的结构。两边的明亮区域被称为“翅膀”，而在鱼嘴的末端有一个由刚形成的恒星组成的星团，被称为“四边形星团（Trapezium cluster）”。东侧向南延伸的翅膀（我们照片中的左下方）被称为“剑”，四边形星团下方的明亮星云为“刺”，向西侧（右侧）延伸的较暗部分为“帆”。这里我们收集了一些M42的细节图片，包括了历史上的目视观测者对明亮区域的另一套命名法，还有用于图像分析的Lowell天文台拍摄的四边形星团及其邻近区域的照片。

四边形星团是已知最年轻的星团之一，其中的新恒星还在不断地形成。显然，这个星团最早在1654年之前就被Hodierna描绘成三合星（参见他的素描），Christian Huygens在1656年独立地重新发现猎户座大星云时，首次描述了这个星团。最早发现的三颗恒星通常被标为“A”、“B”和“C”星。现在看来，这显然是第二颗被认证的聚星（第一颗是大熊座的开阳星，1650年被发现为望远镜可以分辨的双星）。四边形的第四颗星，“D”星，最早在1673年被Abbe Jean Picard发现（按照de Mairan的说法），1684年被Huygens独立地发现。星团中第五颗恒星“E”在1826年被Dorpat的Friedrich Georg Wilhelm Struve用9.5英寸折射镜发现。第六颗，“F”星，1830年2月13日被John Herschel发现。第七颗，“G”星，1888年被Alvan Clark发现，当时他正在测试Lick天文台的36英寸折射镜，还有第八颗，“H”星在1888年底被E.E. Barnard用同一架望远镜发现。后来Barnard发现“H”星是由两颗16等子星组成的双星。今天我们知道“A”星和“B”星都是大陵五型的食变星：A的亮度变化介于6.73等和7.53等之间，周期为65.4325天，而B星介于7.95和8.52等之间，周期6.4705天。

猎户座大星云也是业余天文摄影家最容易和最值得拍摄的目标。

过去几十年来对猎户座大星云的研究表明，可见的星云，M42，这片围绕在四边形星团周围的高温的，光致电离的发光气体，只是位于一片大得多的稠密物质云——猎户座分子云1（OMC 1）表面上的一层薄薄的气体。我们碰巧是从接近正面的方向看到这个结构的。这个模型的最初想法是来自Münch (1958)和Wurm (1961)，1973-1974年间被几位作者充分完善（Zuckerman (1973), Balick et.al. (1974)），不久又得到了观测支持，目前一些细节仍在研究之中，参见O’Dell (2001)最近的综述，以及其中引用的文献。 圣地亚哥超级计算机中心（SDSC）的可视化实验室已经基于这个模型创建了猎户座大星云的3维影像（参见M42的侧面视角模拟图）。

猎户座大星云从最早开始，在Hubble太空望远镜还没有被修复之前，就一直是首选目标。一项主要的发现是出现在这些M42的HST图片中的原行星盘，简称为“Proplyds”（即正在形成中的行星系统），这些图片被用来制作成模拟接近这些原恒星的动画[说明]。1995年11月的HST图片揭示了更多这片“星星工厂”中正在发生的复杂过程的细节。1997年1月Hubble的研究揭示了组成四边形的年轻高温的恒星与原行星盘之间有趣的相互作用：它们强烈的辐射试图破坏原行星盘，因此正在形成中的较低质量恒星就可能失去用来形成行星系统的物质。

猎户座大星云很容易寻找，因为它围绕在肉眼可见的猎户座Theta聚星或星团周围，位于猎户的宝剑中部。在还算良好的条件下，星云本身也能被肉眼瞥见，看起来就像围绕在这颗恒星周围的暗淡云气。

猎户座大星云和另两个明亮的星团——鬼星团M44和昴星团M45一起被列进Messier的列表，这有些不同寻常；Charles Messier通常只将那些容易被误认为彗星的暗淡天体加入列表。但在1769年3月4日这个夜晚，他测量了这些著名天体的位置，（Owen Gingerich如是说）‘显然是想把这些“滥竽”加进列表，使总数达到45’，为它在1771年的Memoires de l’Academie上首次发表做准备（1774年出版）。 也许有人会思考为什么他不直接发表一个包含41个天体的列表，而非要增加到45个天体；一个可能的原因是，也许他想超过Lacaille发表于1755年的南天天体表，这份星表列出了42个条目。此外，Messier还测量了之前由de Mairan报告的星云的东北部分，因此它也有了自己的Messier编号：M43。

M42图解