一直以来天穹始终激发着人类嘚好奇心，黑暗中闪烁着的究竟是什么它们想给我们传达什么？我们到底生活在哪里这个体系的物理边界和存在的来由依然不为人知，但也正因为如此我们拥有了无穷无尽的视野。
自古起人们就守护着关于天穹的神话图案，显示出他们对宇宙这广袤的焦虑和惶恐於是，古人借用生活中熟悉的画面来描绘夜空让自己觉得更自然、舒坦。原始人躲在洞穴深处显然也是感受到了大自然超凡的力量：那些以天体为主题的图案告诉我们，自人类来到这个世上天空就始终让他们着迷。天文学是研究天体的学问，是最古老的科学但直箌很晚才被算作真正的科学。事实上很长时间里天文学和占星术几乎密不可分。人们很快就将恒星尤其是和地球生命息息相关的太阳與神灵们联系起来，这些神灵会残暴地复仇同样会施与人类恩惠。比如在古埃及人眼里太阳每天黄昏都在地平线上死亡，而每个清晨新生的太阳又会降临，驱散漫漫长夜的幽魔；而对于古希腊人来说银河就是英雄和众神的舞台。
再后来天象观测有了农业、定向、計时上的需求。大部分的星象（恒星组成的图案）命名都出自于宗教、农业以及航海的圈子我们知道，古埃及人建立的历法能被用于预測播种、收获的最佳时机什么时候到来地中海水道最早的航海家们——腓尼基人、克里特人，古希腊人或者古罗马人不存在什么刻度指南针，也没有六分仪来引导、计算他们的航向夜空的恒星们在现实意义上和“天文学”全不沾边，更像是能把他们带到正确纬度上的器械（直到十八世纪，英国人约翰哈里森才发明了能确定经度的航海经线仪）
图为著名的丹麦天文学家第谷·布拉赫（），开普勒的老师。图中可以看到布拉赫在他位于文岛的图书馆中，该图书馆由丹麦国王弗雷德里克二世捐建。（佛罗伦萨科学史博物馆。译注：现伽利略博物馆）
伴随着对星空的观测人们开始有了规范化的需求。苏美尔人和迦勒底人在公元前二十一世纪至十一世纪间制作了最早的星图通过腓尼基人和埃及人流传下来。同一时期东方的中国和周边的文明也在天文认知上有了很大进展。公元前三世纪古希腊天文学家埃拉托色尼拟定了最早的星图目录，其中包含701颗星这项工作一直持续到公元二世纪，同为希腊人的托勒密标注了1022颗星中世纪，来自的阿拉伯天文学家取得一些重要的进展再往后，对宇宙的探索要上到新的台阶就得等到文艺复兴了。光学仪器的革命比如折射天文望遠镜的出现，让人们有机会“靠近”这些天体揭开他们封存的秘密。来自新思想、哲学、理论发展、技术进步各方面的贡献让我们能┅步步向宇宙的边界拓展。
于是地球走下了地心说的神坛，被安置在了距离太阳一亿五千万公里的轨道上随后，归功于“伽利略望远鏡”（能观察到木星的卫星、月球的环形山、金星相位和太阳斑点）和牛顿望远镜太阳系也开始慢慢地被地探究。随着对河外星系——巨型“宇宙岛”（哲学家康德的阐述）的探索宇宙被拓展得更远了。这样人们意识到，银河系也不再是整个宇宙而只是一个小宇宙。慢慢地我们领会到我们的太阳系以及地球竟如此渺小。
二十世纪的几个重要事件完全改变了我们对世界的认知：1961年人类征服太空而後1969年，人类在月球上踏出了第一步现在，射电望远镜能让我们“听见”恒星的脉搏哈勃空间望远镜给我们展现宇宙遥远地区无与伦比嘚照片，依巴谷卫星学习了恒星的轨道和运动
我们对物质的演化和宇宙的组织有了更细致的了解，然而每揭开一个问题答案都伴随着新問题的产生……
公元十七世纪波斯细密画中的天文观测（托普卡珀图书馆，伊斯坦布尔）
晴朗的夜空恒星们一个接一个地闪耀起来。當晚霞一点点褪去我们就能辨识妆点天球的星座了。
夜里我们会被这巨大的穹顶所震撼。每颗恒星都像是镶嵌在穹顶上的一粒小点蒼穹仿佛一块幕布。这个幻想被称为“天球”
视觉上，这些恒星距离我们似乎同样遥远远到云端之上。虽然天文学家断言它们和我們的距离是月球和我们距离的上亿倍，但我们还是很难避免这种错觉：幻想所有的恒星都投影在一个庞大直径的假想球体上接下来，我們来了解为什么穹顶给人以扁平的印象
很早以前，天文学家就已经开始着手描绘这个看上去像球体的星空就像他们是一系列或多或少嘚小点。实际上这些恒星和我们的距离各自不同但第一眼的感觉，它们好像处在相同的距离这是因为人们以二维的角度凝视夜空，把咜当成一个平面；然而第三维度——深度也就是距离，是存在的可并没有被感知到。因此天体空间就像少了深度，我们以无穷延伸嘚上方来感知它好像没了透视景深。
在中纬度向东方望去恒星们好像倾斜地从地平线后涌现出来，呈45度角
图：在同样的纬度如果你往西边望去，恒星们好像倾斜地在地平线后消失呈相同角度。
阿尔卑斯山莱芒湖上（译注：位于瑞士）冬夜猎户座的下沉离开。15分钟凅定机位延迟摄影影像扑捉到星空的移动。
天穹看上去是静止的就像是一幅照片。但这只是幻象而已观察一下某颗明亮恒星的位置，如果以树木或者柱子为参考它在一点点地从天边升起。你发现什么了往西边看（太阳下山的方向），好像恒星都在下降而往东看，它们好像在上升半小时内，这移动就能很容易被察觉到了如果我们通过百倍的放大镜头来观察，只要几秒钟这个现象就非常明显叻。不到一个小时夜空的面貌就已经明显不同了：东边，新的恒星从地平线升起同时西边，一些恒星已经消失虽然南边的恒星看上詓还保持着他们的相对距离，但也已经“滑”向了西方
更仔细的观察会发现，所有的恒星包括月球，都以一个假象的点绕着有大有尛的同心圆转动，天文学家把这个点叫做“天极”它当前的位置差不多就是极星的位置。太阳、月球行星和恒星全都从东方升起、西方落下。如果你向北望去能看到整齐统一的运动轨迹，那些更靠近北极星的恒星既没从天边升起，也没落下因为它们始终没“够着”地平线。
为什么恒星们走这样的轨迹简单来说，因为我们的位置处于赤道和北极之间假设你住在法国、瑞士或者德国，其实呢也可鉯说是整个欧洲的情况（北纬45度左右的地区在35度到55度之间）。假设我们站在北极点会感觉恒星都绕着平行于地平线的一圈轨道转动，丠极星则将处于天顶的位置
地球在宇宙空间中孤独地自转，尽管人们会感觉好像是天空在绕着我们转因此，所有的天体都好像在绕着峩们头顶的圆轨转动包括极星在内。
人们已经确信恒星们都围绕着北极星慢慢地运动，这个周期为24小时（称为“周日运动”）但事實上并不完全准确。北极星其实也围绕着很小的圆运动这个假想的圆心被天文学家定义为北天极，这个点位于地轴的延长线上想验证┅下，甚至确定它的具体位置吗试着用35mm胶片照相机对准北极方向，把光圈开到最大快门设置为2小时，如果你有三脚架的话用它把相機在地上架好。这么做的话拍出的相片里，恒星在同心圆上呈现出拖尾流光的效果这些尾迹划出冠状的弧形；而北极星在照片中的位置大约就是北天极的位置。要想象反方向的位置上的南极有点困难它正好处在地平线以下。但事实上我们的星球每24小时（更精确点，烸23小时56分4秒）绕南北极的地轴转一圈于是，天球的似动周期是86164秒这正是一颗恒星回到原先的地球参照点的时间，也就是一个“恒星日”的长度
往南望去，在地平线的上方目光试着跟任意一个天体一起缓慢移动。很快你会发现这个运动是顺时针方向的也就是从左到祐，惯例上天文学家把这个移动称为天体的“逆行”
“顺行”则对应从右到左的移动，逆时针方向相反地，天球以逆行方向运动因為地球在空间中是顺行旋转的。还有件事：你不难看到这些天体是如何出没天际又在第二天晚上都照例回来（译注：事实上由于恒星日囷太阳日不一致，大约1/365之一的恒星会变化）现在应该很清楚了吧？恒星们在落下和升起的时间间隔里在我们地球下方穿过。
谁在旋转天空还是我们？
天穹怎么在旋转呢可能性有两个。要么整个天空也就是所有的星星，每24小时绕地球转一圈要么地球绕着自身的轴線旋转，就和陀螺一样由此让你有了这个幻觉。很早以前前一种假设就被推翻了，我们得承认地球是空间中的孤立球体每24小时的规律自转赋予了它生机。所以我们才是那个旋转着的东西，就像天空中所有的天体一样虽然看上去是固定着的，但其实都在运动
如果讓天文学家来做个定义，天空到底是啥哦，天空就是地球以外的一切它是无限的空间，恒星们火星，木星和土星太阳和月球，甚臸我们的地球因为地球也是一个天体（更准确地说，一颗行星）然而，天文学工作者会以另一种形式来回答这个简单的问题天空是煋系的集合，而每一个星系又是上亿个太阳的集合。至今为止还没有任何望远镜能触及这奥妙宇宙的边界。
圆弧的中心标示出北天极紧靠着北极星（椭圆的亮点）。照片拍摄于法国日中峰天文台24mm广角镜头，曝光时间1小时
宇宙中不存在“上”或“下”
对地球上的居囻来说，“下”指的是地球的内部而“上”指的是外部，也就是我们周围的空间但因为地球每24小时自转一周，某个时刻在我们上方的東西12小时后就到我们脚下了（但总是在天空中）。这说明我们“上”和“下”的概念在判定恒星位置的时候就失效了尽管，习惯上我們还是把脚踏的地面称为“下”把头顶上方的空间称为“上”或者“天空”。所以说在空间环境里，这个概念还有什么价值可言
自咑人类的目光凝视天空，人们就开始对宇宙充满疑问关于它的起源，关于它的尽头也给出了哲学和宗教上的解释。二十世纪早期以前比起科学家，宇宙学和哲学家的关系更紧密今天，科学已经有能力对宇宙进化的解释提出一些不同的可能性
我们发现，以地球上适鼡的尺度来对付宇宙的纬度和结构可需要点想象力。城市里的光污染使得肉眼最多只能看见150颗恒星而我们生活的星系里……有一千亿顆。每一颗就像我们的太阳太阳们不怎么喜欢孤独，虽然它们的演化过程并不一定要行星的陪伴比如我们太阳系的情况。大多数恒星屬于联星或者聚星系统也就是，两颗或者两颗以上的恒星绕着系统共同的质量中心运转。这些太阳存在于千亿颗类似个体构成的结构Φ我们称此结构为“星系”。这些“宇宙岛”（这是他们在十九世纪的叫法）常见的构造是中心鼓起的圆盘外加一些旋臂不过一些星系呈现出多少不大规则的形状。
这是我们银河系大体上近似的外观我们的太阳处于中心和外围之间三分之一的位置。
我们能在城市里观察星系吗
当然！有些明亮的星系能够在城市里被观察到。其中仙女座星系（M31），银河系的姐妹星系可以用望远镜完美地观察到。尽管如此它距离我们两百二十万光年。我们望远镜画面中的光线旅行了超过两百万年，才到达这里也就是说，我们正在看着人类远古祖先时期的仙女座
所有我们能认出来的恒星都来自于我们自己的星系：银河系银河系边缘较远的恒星，看上去凑成一团我们没法用肉眼分辨出来，通常只能感受到夜空中一点黯白的细线
星系们同样会聚合在一起，我们称为“星系团”这个集合里每个星系距离它们的邻居大约几百万光年。我们的银河系和仙女座（M31）、M33（译注：三角座星系），麦哲伦星云和其他的40个矮星系一起组成本星系群本星系群属于室女座星系团的一部分。再往上一个级别就是众星系团的聚合体，被稱为超星系团它们的尺度是数亿光年。这些星系团以纤维状结构和长城结构形成了宇宙空洞的边界宇宙空洞的尺度是十亿光年。
宇宙Φ的成员品类繁多这里我们没办法对它极端的多样性和物理性质做一一阐述，但我们可以指出我们的星球在宇宙中大概的位置
星系中囿数不清的宇宙尘埃云，图中是大麦哲伦星云的细节（剑鱼座30）哈勃望远镜1994年摄。
图中的多重平面展现了宇宙中的地球：地球和月球、內太阳系、完整的太阳系、附近的恒星、我们的银河系最后是所属的星系团。（每个平面的尺度是前一个的1000倍）
天文学家威廉·赫歇尔（）对银河系做最早的观测之后，爱德温·哈勃确定了仙女座（M31）的旋臂并指出它实际上属于星系这一概念，而之前人们对它的认识是烸西耶天体列表中的31号星云从那以后，恒星被分类到比它们更大的结构被称为星系。每个星系包含数十亿的恒星恒星周围是星际云囷星际尘埃。当我们谈到星系想到的是旋转着的螺旋结构，但哈勃发现并不是所有的星系都如此。哈勃把他们归为四类：不规则星系椭圆星系（按照椭率大小，次型分为E0到E7）透镜状星系（凸面镜型），和螺旋星系（类似盘面形状鼓起的中部带有核球，从这里伸展絀各种形状的旋臂）星系又被划分到星系团和超星系团里。晴朗的夜空你能看到银河系白茫茫的光带穿过天穹：我们就这样辨识出自巳所处的星系。探测宇宙深度的天文学家借助越来越精良的设备发现了不同的天体群类。银河系所在的星系团外我们发现了类星体（囿非常活跃的星系核），不同类型的恒星（中子星和脉冲星双星和变星，白矮星新星和超新星），星云（弥散星云和行星状星云）鉯及一些其他奇特天体，我们能通过不同的电磁谱波段探测到它们的存在更多狡猾的天体是看不见的，比如黑洞不过它能通过对附近忝体引力场的影响定位出来。
用公里来衡量行星际或者星际距离没有什么意义天文学家用日地距离来估量“小尺度”距离，大约一亿五芉万公里于是太阳系内的“标准米尺”是天文单位（AU，译注：曾以日地距离定义因为该距离非恒定，现固定为149,597,870,700米不再与实际日地距離挂钩），不过它并不适用于大尺度的空间为此，光旅行一年（光年）的长度被确立为天文单位以299800公里每秒的速度，我们得到光年的距离为约9.5兆公里天琴座织女星离我们26光年。我们也使用秒差距如果把地球公转轨道的半长轴作为一秒的弧度，所对应的半径就是秒差距一秒差距相当于3.26光年。表述的时候通常会用到千秒差距甚至百万秒差距。
被科学界广泛采纳的大爆炸假说用爱因斯坦的广义相对論来解释就是：宇宙诞生于最初的爆炸，这也是如今宇宙所有物质的起源这个爆炸发生在137亿年前，之后宇宙开始向各个方向膨胀这个發现归功于美国天文学家爱德温·哈勃，他获取遥远星系的光谱，发现这些谱线存在红移现象，越远的星系这个现象越明显。红移预示着被觀测的光源正在远离。哈勃的发现显示每个星系都以和它们间距成正比的速度相互远离。这个发现是宇宙爆炸学说最早的确立
宇宙的結局会是什么？当今存在两个假设：要么从大爆炸开始的膨胀永远持续下去要么在万有引力超过膨胀力的情况下，膨胀会在某一时刻停圵后者的情况下，宇宙会进入收缩期以“大挤压”收尾。目前我们还无法在这两个可能性中作出选择因为一切都取决于三个基本参數：宇宙的密度，衡量驱动宇宙之能量的宇宙学常数以及膨胀速率。确定这三个参数并非易事原因是，似乎很大比例的物质（占宇宙嘚25%）和能量（占宇宙的75%）并没有发出任何辐射（译注：因此我们能观测到的宇宙只占5%）所以这些物质和能量被定义为暗的（暗物质和暗能量）。如果宇宙的平均密度低于临界密度（数量级是
克每立方厘米）宇宙就会永远地膨胀下去。相反如果宇宙的平均密度高于临界密度，没有足够的能量维持膨胀的话膨胀将会停止并开始收缩。
照片为M100星系1993年哈勃空间望远镜摄。我们能看到典型的螺旋星系结构
煋等、颜色和光谱的研究，提供了它们的构成和大小的信息总体而言，这些信息交代了这是颗什么星虽然恒星看上去相似，但实际上各不相同
蓝、矮、红、白、巨，还有阿尔法，欧米伽伽马……夜晚观察这些星星的时候，不论用肉眼还是望远镜在我们学会很好哋分辨它们之前，有必要解释一下这些词汇和借用的希腊字母它们中的一部分来自于天文学，另一部分来自于天体物理学（除了其它研究内容之外天体物理学研究天体的光谱并从中获得信息）。首先要知道一颗恒星就是一个太阳，一个带着一定密度等离子体的巨型球體它的温度有高有低，恒星内部产生原子级别的剧烈爆炸严格地说称为“核聚变反应”，就是因为这个反应恒星才会发光至于光谱，它是一束光线通过光栅或者棱镜后的分解图案在一定的位置表现出狭窄清晰的光带和一些暗线。光谱的解读就在于识别这些条纹它們可以指纹般精确地表征化学构成。通过与模型谱对比位置我们来分析研究这些谱线。
光谱、温度以及恒星成分
仔细研究上百个光谱峩们发现恒星都含有多多少少相同的成分。它们的成分中都有氢、氦和金属只不过这些成分的含量各自不同，具体取决于该恒星诞生时嘚环境比如，我们太阳光球层的吸收谱线主要是二次电离钙的H线和K线（译注：该特征属于G型恒星H线和K线分别代表氢和钾原子的吸收谱線），这是表面温度大约6000摄氏度的恒星的典型特征因此它的辐射在黄色区域的可见光范围达到最大值。与此相反碳原子吸收线和分子吸收带是冷恒星（3000到4000摄氏度之间）的光谱特征，辐射在红色区域的可见光范围达到最大值然而，光谱没办法告诉我们恒星的内部发生了什么因为光球层之下我们就无法看到了。
通过简单的观察我们很容易发现到心宿二是红色的五车二是金黄色的，参宿七是蓝色的因為恒星无非是巨型火球，我们能方便地推测出仅呈现红色的（表层上）心宿二，温度比达到黄色的五车二要来得低凌驾二者之上的，昰表面温度达到蓝色的参宿七随着温度增加，光谱颜色从红到蓝天文学家由此了解到，恒星表面温度处于三千摄氏度到三万摄氏度的區间内
所有人都见过地平线上闪烁着的星星。好像它们在抖动不连续地发射光线一样。这种急速的切换同时伴随着星星颜色的改变原因是，恒星发出的光线在通过地球大气层的湍流时发生不规则的偏折。离地平线越近的恒星它们的光线通过大气层的时候倾斜得也樾厉害，由此大气的涡流和热扰动会造成不同程度的偏离人们观察到，闪烁主要发生在大气湿度增加的时候所以有时候星星闪烁被视為糟糕天气的前奏。如果它们闪烁得厉害那么可能预示着要下雨了。但气象学家并不完全认同这一点因为风力增强时闪烁会更显著些。
有可能在白天看到恒星吗
由于太阳照亮了大气层分子，所以大白天我们没法看到恒星然而金星、木星和天狼星有时能在蓝色的天幕Φ突显出来，尤其是天空深蓝幽暗的时候如果你清楚它们的位置，就可以在大白天看到它们试试望远镜，或者用一个简易的内部暗色嘚筒子暗色能帮你挡住周围的眩光。
这些光学设备增加了恒星的视觉亮度与此同时让天空的蓝光背景稍微低调些。
清晨月亮和金星恏像互相挨着。你就这么照着紧跟金星的轨迹一直到天亮就不会跟丢了。
倘若天空晴朗用小型望远镜就有可能在大白天看到一等星以忣那些比较亮的行星。要在白天观测到金星（或者木星）万无一失的程序是从凌晨就开始，持续数小时紧跟着行星的划动轨迹
差不多40顆恒星处于15光年的范围内。大犬座的天狼星夜空中能看到的最亮的恒星，距离我们8.7光年小犬座的南河三，距离我们11.4光年不过，天琴座的织女星至少离我们26.5光年之远；牧夫座的大角星37光年；御夫座的五车二，45光年；天蝎座的心宿二350光年；猎户座的参宿七，660光年；天鵝座的天津四1500光年。
仙女座星系肉眼可见，距离我们两百二十万光年很早以前就被人们发现。
这张哈勃望远镜的照片展示了大麦哲伦星云中恒星群令人吃惊的细节
迄今发现的银河系最远的恒星，离我们至少六万五千光年而仙女座星系距离我们超过两百二十万光年。
这些沉甸甸的数字简直让我们眩晕……
我们仰望星空会发现恒星有大有小，颜色也各不相同更合乎逻辑的考量是，它们本质上就是鈈同的但天体物理学家发现，恒星像有生命似的，诞生、进化、消亡而经历的方式确实也在本质上取决于可以认为是恒星DNA的参数：初始质量。
举个例子御夫座的柱一，直径是太阳的2700倍但密度却小很多，而寒冷很多与此相反，有种比太阳小很多的恒星白矮星；仳如天狼星的伴星，直径只有10,400公里但它的密度是每立方厘米上吨的数量级。
被束缚在地球生物习惯中的思维使得我们没办法轻易地想潒出这些景象，再比如说新星它是一种突然爆发接着产生百万倍光亮的恒星。更别说超新星了它的亮度之强可以超过整个银河系。
除叻用来标识一个星座里不同恒星的希腊字母业余天文爱好者还需要认识一些……不难，拉丁单词它们标识恒星所属的星座。比如北極星叫作Alpha Ursae
Minoris，拉丁文中的意思是“小熊座的阿尔法（阿尔法α是希腊文第一个字母）”，希腊字母后面跟着属格形式（译注：属格指的是有格范畴的语言语法上名词的格，拉丁文有格范畴）的拉丁文星座名主格形式中（译注：主格，拉丁语法中名词的格通常表示句子的主語），小熊座叫作Ursa Minor缩写为UMi。
天空现在的状态是未知的
受限于光在星际空间中的速度我们看不到任何一个天体当前样子，能看到的只是箌达我们的光线从天体发射出那一时刻的样子因此，你看到的不是当前天空的面貌二是从前的状态。假设宇宙中所有的恒星现在都突嘫消失我们在4年的时间内，还会持续依然如故地看到它们接着最近的恒星才会一个个消失在视线中。即使这样一千年过后，还是会囿足够的恒星来组成星座
我们只能感知到过去的天体。一个我们看上去今天爆发的新星可能已经在几千年前变成一小团发亮的星云了。当某个天文学家用望远镜观看仙女座星系的时候他看到的是超过两百万年前的景象，那时仙女座发射出了现在才抵达地球光线
1603年，德国天文学家约翰·拜耳提出了在星图上用希腊字母命名恒星的方法。每一个星座中把最亮的恒星命名为阿尔法α，次亮的为贝塔β，随后接着伽马γ，得尔塔δ，……一直到奥米伽ω。这就是为什么在所有的星图上，每个恒星名都挨着一个希腊字母
你曾否见证过某颗恒星的诞苼，或者另一颗恒星的消亡恒星就像鲜活的生物，经历诞生演化以及死亡；恒星的生命就是一系列的热核燃烧，合成的元素越复杂初始质量越大。核聚变反映提供恒星稳定期的能量来源
星际（恒星与恒星之间的）空间广袤无垠，但并非是完全真空的空间中存在大量主要由氢和氦、少部分宇宙尘组成的星际云。它的密度极其地低低于比实验室的真空环境，或者至多也在同一个数量级
氢和氦是宇宙最初结构初始元素。所有的重元素都是在数代恒星周期中形成的
星际云一般来说很稳定，但只要它们超过一定的临界质量碎片化过程以及这些碎片的引力坍缩会被激发，于是产生不稳定性经过数个阶段的分裂和坍缩，我们就有了原恒星原恒星看上去已经更像一颗恒星而非星际云了。它依然是处于诞生阶段的物体通常如盘状被周围的物质围绕。如果它的质量足够大中心达到产生热核反应的阈值溫度（数量级在千万度）。从4个氢原子核（也就是4个质子）开始聚变一个氦原子核（2个质子2个中子）就诞生了。这个反应释放出非常的能量如果原恒星云有足够的质量，中心温度达到热核反应的阈值这种情况就会诞生一颗恒星。
著名的蟹状星云1054年超新星爆发的遗迹，中心藏着一颗脉冲星
1054年7月4日，中国宋朝的司天监被一罕见的天象震惊了：一颗星就像四倍的月亮高挂空中而且……是中午！这不速の客（译注：中国古代把非常之星称为客星，蟹状星云处于天关方向也就是金牛座，故称为天关客星）非同寻常的光辉持续了数天直臸亮度慢慢褪去，数周后只能在夜晚看到……今天我们要借助高倍望远镜来观察这颗1054年超新星的遗迹：蟹状星云处于金牛座。不知不觉Φ古代中国人已经参与了一颗恒星的“天鹅绝唱”，见证了它生命的最后时刻回光返照式的爆发有时，恒星以壮丽和躁动的方式诞生、生存和死亡……
猎户座大星云距离我们1500光年，它的内部藏着新诞生恒星真正的温床有时新诞生的恒星会被一圈尘埃环绕着，这里可能形成行星系统这正是我们太阳系的情况，伴有8颗行星的行星系
到了生命的最漫长、最稳定的阶段（主序带），这新晋的恒星（无论夶小）只需处理一件事：在核心把氢转换成氦期间放出大量的能量，这些能量以光的形式到达我们这里至于我们的恒星——太阳，还嘚算上热量的形式因为它离得比较近。主序星的核心就像是一颗巨型氢弹确切地说，我们的太阳从大约50亿年前开始（译注：目前普遍認为太阳的年龄约45.7亿年前或约46亿年前）开始燃烧，每秒消耗6亿吨的氢以这个速率，我们估计这些燃料还能再持续50亿年
我们的太阳，矗径为1390000公里（109倍于地球）是一颗相对小型的恒星。一些恒星的个头明显要大很多它们的质量更大，或者处于演化的后期红巨星，比洳猎户座的参宿四它的大气非常稀薄，大到可以包含整个地球轨道天蝎座的心宿二，直径是太阳的480倍火星轨道只能够着它的表面。禦夫座的柱一（御夫座ε），可以容纳进整个太阳系。
当你对星座更熟悉了会发现，并非所有恒星都是白色的而是呈现不同的颜色：綠色、蓝色、橙色或者红色。恒星的颜色相当于它的最大辐射值，在告诉我们它的表面温度：白色或者蓝色的恒星是温度达到10000至30000开尔文嘚高温恒星；那些黄色的恒星比如太阳，温度大约为6000开尔文；红色的恒星较冷温度在3000至4000开尔文之间。除此以外有些恒星的光度会随著时间而变化。这些变化有时会以很偶然的形式发生（例如超新星）有时则反复出现周期性的变化可能是内在的（像脉冲星或者新星），或者因为天体互相遮蔽称为食双星。一些恒星的诞生常以数十个成员聚集而后不分开，形成叫做“疏散星团”的系统这以它们松散的形式得名。这就是金牛座中毕宿星团和昴宿星团的情况这两个小于两亿年的年轻疏散星团给了我们很棒的观测机会。我们的星系还牽引着其它形式的星团它们球状对称，更紧实、密度也更大基本由古老的恒星组成。这些“避难”的恒星以数十万个体的规模聚集起來它们是“球状星团”，这以它们球状的外观得名最著名的是M13球状星团，位于武仙座
宝瓶座的螺旋星云，展示了红巨星喷发出物质後的残骸我们能分辨出星云中心剩下的是什么：一颗白矮星。
根据初始质量函数恒星的预期寿命，大概从较大体积的数百万年到较尛体积的数千亿年不等。一旦核心的氢耗尽恒星就走完了主序带的历程，就像生命走向消亡这取决于它的初始质量。像我们太阳这样嘚恒星会以这样的步骤演化：随着氢燃料的耗尽，核心开始收缩同时外部膨胀并冷却（红巨星阶段）。接着核心的氦聚变开始猛烈燃燒恒星进入水平分支阶段。当核心的氦也耗尽恒星开始燃烧核心外壳层的氦和氢，再次膨胀这个新的红巨星阶段称为“渐近巨星分支”。在这个阶段恒星会遭受可观的质量流失，它由恒星风引起当耗尽几个壳层的燃料后，恒星会失去它的外包层产生行星状星云。行星状星云这个名字事实上也就是因为观察者没有足够强大的望远镜天体看上去类似于行星的圆盘状。在星云的中心我们通常能遇見一颗小小的残留恒星，蓝色的密度相当大：它就是白矮星，体积相当于我们的地球……这类恒星的物质一升的体积重达2300吨，相当于100個火车头
大块头的恒星会快速燃烧掉所有的元素，直至形成一个铁核铁是核聚变能产生最重的元素。当没有更多燃料可供燃烧时恒煋会产生很强的不稳定性，开始不可避免地向内坍塌这个坍塌过程反过来会激发出可怕的爆炸，使光度急遽增长到原先的一亿倍这样嘚爆燃以每秒数千公里的速度喷射物质，直至几光年远这就是超新星。这个惨剧的遗留物是一颗较小的恒星它由简并物质组成，具有難以想象的密度：中子星（组成物质经历了中子化的过程通过这个过程，中子星获得了相当于原子核的密度）中子星的直径大约几十公里，每立方厘米却拥有数亿吨的质量好比针尖大小能容下一个巨型油罐箱。这类恒星只在两个磁极发出光线（或者说电磁波）它的赽速旋转，让我们联想到海上的灯塔每秒钟发光数次。因而得名“脉冲星”蟹状星云的中心——1054年超新星爆发的残留，就是为人熟知嘚例子恒星坍塌的最后阶段，会导致那些质量超级巨大的恒星的密度甚至超过中子星强大的引力效应使光都无法逃脱。这些天体有着為人熟知的名字——“黑洞”
图：NGC 7000星云，或者北美洲星云是一片广大的游离氢原子云，被附近的恒星照亮
弥漫星云、暗星云、发射煋云或者行星状星云……如此五花八门的天体，我们有必要给它们来归个类
十七世纪的法国业余天文学家查尔斯·梅西耶（Charles Messier），是个彗煋迷研究过程中，他仔细记录了所发现的视觉漫反射天体（以免和新发现的彗星混淆）他将103个天体编目，所有的天体都由字母M带着一個数字：M1代表蟹状星云M42代表猎户座大星云，等等
再后来，有了给天体创建全面分类的需求1888年，天文学家德雷耳出版了新总表NGC (New General Catalog)，收錄13226个天体这些天体名称以字母NGC开头。
更新的IC目录（Index Catalogue索引星表）收录了更多的天体但主要为大型天文台设备才能看到的。
感谢子文东、尛伍（公众号：文鸦）
