神秘星空的灯塔——深空星表的诞生

三叶星云（M20） 这些绚丽的天体除了各种美丽的别名外，它们还有自己的“官方姓名”。 例如三叶星云的官方姓名就是M20，礁湖星云又名M8或NGC6523。 这些命名看上去有些复杂，不过简单来说，我们可以将这些名字中的英文字母当作天体的“姓”，把后面的数字当作天体的“名”。 而不同的姓氏就代表了天体来自的不同“家庭”——星云星团表。 常见的、也是最早的三个星云星团表分别是M、NGC和IC星表。 这些星表是谁制定的？ 它们的名字又是怎么来的呢？ 下面我们就来讲一讲。梅西耶星表——无心插柳的意外收获
梅西耶星表简称M星表，其中的天体被称为梅西耶天体或M天体。 即使你没有真正观测过，想必在很多天文摄影美图中也欣赏过著名的梅西耶天体。 值得一提的是，大家熟知的日本动漫奥特曼系列中，主角奥特曼的故乡就是梅西耶星表中的M78，它是位于猎户座的反射星云。M78 梅西耶天体是法国天文学家梅西耶（Charles Messier）编制的《星云星团表》中列出的110个天体，包含较为明亮的星云、星团、星系等。 星表中，天体的编号以梅西耶的英文首字母M开头，从M1排列到M110。梅西耶的画像 1730年，梅西耶出生在法国的一个小镇上。 由于家境贫寒，他11岁就辍学了，并没有什么机会接触天文知识。 1744年，14岁的梅西耶见到了一颗明亮的六尾彗星，这使他对天文产生了极大的兴趣。 后来，他在家乡观看了壮观的日环食，这壮丽的景象使他对天文学更加好奇。 于是21岁时，梅西耶来到巴黎，凭着对天文学的兴趣和一手好字，他被海军天文学家约瑟夫·尼古拉斯·德里希尔看中。 德里希尔亲自传授他天文知识，并教会他天文观测的方法，这为他日后取得的成就打下了坚实的基础。1744年的六尾彗星示意图 在那个时代，天文学研究的主流是彗星，梅西耶的主要工作就是搜寻彗星。 1757年，27岁的梅西耶开始寻找著名的哈雷彗星，根据已故天文学家哈雷的预言，这颗彗星将在1758年回归，这在当时还只是个科学假说，不过却激发了很多天文学家的兴趣，他们纷纷开始寻找彗星。
德里希尔计算出一条哈雷彗星的运行轨迹，梅西耶根据轨迹绘制了星图。 不过遗憾的是，由于其中的数学计算非常复杂，包括德里希尔在内的很多天文学家都算错了，所以导致梅西耶绘制的星图也出现了错误。 不过，他坚持不懈、日复一日地搜索，终于在1759年1月21日发现了哈雷彗星，但令人沮丧的是，他发现德国一位天文爱好者早在1758年12月24日就已经找到了哈雷彗星。 不过，在搜寻哈雷彗星的过程中，梅西耶也有一些新的发现。哈雷彗星 1758年8月28日，他在金牛座发现了一个长得像彗星的光斑，在之后几天的观测中，他发现这个光斑并没有移动，显然它并不是彗星，而是“星云”（因为当时的望远镜无法看得更清楚，所以云雾状的天体都被称为星云，包括很多河外星系。 直到1924年埃德温·哈勃才确认星系是银河系之外的恒星系统）。 梅西耶将它记录了下来，并为它编号M1。 随后，梅西耶在继续搜寻彗星的时候，又发现、记录了第二个“星云”——M2，并将其画在那张显示哈雷彗星轨迹的星表中。 不久之后，他又发现了第三个“星云”——M3，M3其实是球状星团，也是第一个由梅西耶首先发现的天体。蟹状星云（M1）
M3（NGC5272球状星团）
1760年，德里希尔退休，30岁的梅西耶接任了天文官的职务，继续做着“彗星猎手”的工作，同时随着他发现的“星云”（云雾状天体）越来越多。 由于云雾状天体和彗星十分相像，为了避免浪费时间区分二者，梅西耶决定和他的助手皮埃尔·梅襄合作把这些天体制成星表。 1764年，梅西耶整理出一张包含了40个天体的列表。 1765年，他发现大犬座的M41后，又在列表中追加了M41~M45五个天体。 1769年，梅西耶在白羊座附近发现了大彗星C/1769P1，并以此成为柏林科学院的外籍院士。 次年，他又发现了一颗彗星，并且成为巴黎学士院的正式成员。 梅西耶在他的一生中总共观测到46颗彗星，其中包含他自己发现的21颗。

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彗星的命名彗星的命名有国际统一的规则，了解了这个规则就能通过彗星的名字读出很多信息！ 比如梅西耶发现的大彗星 C/1769P1。 其中“1769”表示的是发现这颗彗星的年份。 “P”代表发现的月份，以半个月为单位，26个字母去掉I和Z不用，剩下24个字母按月份排列： A表示1月上半月，B表示1月下半月，依此类推。 大家可以算一算，排到P就是8月的上半月。 而“P1”表示的是八月上半月内发现的第1颗彗星。 那么“C/”又表示什么呢？ 因为彗星有不同的特点，有的像哈雷彗星一样是会定期回归的周期彗星，也有不回归的、或者还没算出它的轨道的。 为了把它们分类，又加上了以下标记： “A/”即可能为小行星，“P/”即确认回归1次以上的短周期彗星，“C/”为长周期彗星（200年以上），“X/”即为尚未算出轨道根数的彗星，“D/”为不再回归或可能已经消失的彗星。 所以，我们知道了梅西耶发现的这颗彗星 C/1769P1是他在1769年8月上半月发现的一颗长周期彗星。 1784年，法国天文年历上刊登了梅西耶制作的由103个天体组成的星表，其中57个是星团，46个是各种星云和星系。 在天文学上，星表通常是按天体的赤经顺序来排序的，但是梅西耶星表却不同，他既没有按照星云、星团的类型，也没有按照位置顺序排序，而是依据他观测到的时间先后进行排序编号，所以两个编号相邻的梅西耶天体之间，实际位置可能相距很远。 后世的天文学家经过考证，确定当时还有7个天体已经被梅西耶和梅襄归入星表，所以，梅西耶星表扩大到了我们今天熟悉的110个。 梅西耶星表是天文史上第一个系统的深空星表，在它之前的星表都以恒星为目标，虽然梅西耶星表是他“无心插柳”的意外收获，但是这个星表的制成却改变了人们对宇宙的认识，扩展了天文学家研究宇宙的新领域，从此以后各类深空天体的星表纷纷出现。 梅西耶星表中的很多深空天体都比较明亮，很容易找到，有些甚至肉眼就能看见。 在摄影师的镜头下，梅西耶天体美丽而迷人，直到今天它们仍然深受天文爱好者喜爱，成为他们观测和拍摄的首选目标。 每年3月中旬至4月初，北半球的天文爱好者会进行梅西耶天体观测马拉松赛，就是比赛谁能整晚连续观测记录到更多的梅西耶天体，这可是对观测技能的一次考验。GC星表——坚持不懈的丰硕成果如果说梅西耶星表被广大天文爱好者所关注，那么NGC星表和IC星表则是天文学研究人员的重要参考了。 NGC星表的全称是 New General Catalogue of Nebulae and Clustersof Stars，即《星云星团新总表》。 它其实是《星云星团总表》GC星表的扩充。 GC星表是由赫歇尔家族的威廉·赫歇尔、卡罗琳·赫歇尔和约翰·赫歇尔共同编制完成的。 赫歇尔家族的三位天文学家对天文学的贡献非常大，其中威廉·赫歇尔和卡罗琳·赫歇尔是兄妹，约翰·赫歇尔是威廉·赫歇尔的儿子。 威廉·赫歇尔1738年出生于德国，和梅西耶属于同一时代。 他从小喜欢仰望星空，对天上的诸多星座了如指掌。 但对音乐同样感兴趣的威廉·赫歇尔，自小跟随父亲学习小提琴，16岁时便加入了禁卫军乐团担任小提琴和双簧管演奏员。 1756年，英法之间爆发了“七年战争”，德国也卷入其中，赫歇尔所在的汉诺威被法军占领。 不堪忍受战争之苦的赫歇尔，在父亲的帮助下，逃到了英国避难。 后来在英国他一边以演奏为生，一边研究天文学。 不仅如此，为了观测天体，他还自学光学知识，并到当地的制镜商那里学习磨镜技术，想要自制一架望远镜。 1774年，经过不断完善，赫歇尔终于制作出一架口径为15厘米、焦距为2.1米的牛顿式反射望远镜。 通过这架望远镜，他成功看到了猎户座大星云和清晰的土星环。 从此，他白天磨制镜片，夜晚观测天体并认真记录。 正是用这架望远镜，赫歇尔在1781年发现了天王星！ 这一发现彻底改写了天文学的历史，太阳系的疆域在人类的认知中扩大了一倍，这也使43岁的赫歇尔成为世界闻名的天文学家。赫歇尔发现天王星所用的望远镜天王星 当然，赫歇尔的成就远不止这些，他还发现了土星的两颗卫星和天王星的两颗卫星，编制了第一个双星表，并发现了太阳的运动，描画出了银河系的形状……威廉·赫歇尔能够获得举世瞩目的成就，离不开他的妹妹卡罗琳·赫歇尔的帮助。 卡罗琳·赫歇尔一直陪伴在威廉·赫歇尔左右，长年协助他进行艰苦的观测和天文研究，她发现了8颗彗星和14个星云，还是获得皇家天文学会金质奖章的第一位女性。 威廉·赫歇尔看到梅西耶发表了《星云星团表》后，产生了探索深空天体的兴趣。 从1782年开始，他用自己做的两个焦距为610厘米，口径分别为30厘米和47厘米的望远镜，进行了深空天体的观测。 1789年，他制作出当时世界上最大的反射望远镜，口径为1.2米，焦距为12米。 用这个当时性能最好的望远镜，他看到了许多前人从未得见的“星云”，他发现有的星云在望远镜中呈现出与行星类似的视圆面，即看上去像太阳和月亮那样呈圆形，而非点状，于是为这样的星云取名为“行星状星云”，这个名称一直沿用至今。威廉·赫歇尔制作的当时世界上最大的望远镜 从1782年到1802年，赫歇尔在妹妹的协助下，发现了2 500多个星云、星团，并陆续发表。 在此之前，人们所知的深空天体不超过150个。 威廉·赫歇尔的发现直接把深空天体带上了一个新的量级，再一次刷新了人们对宇宙的认知！
威廉·赫歇尔几乎将全部精力都投入天文研究，直到50岁才结婚，54岁时他的独生子约翰·赫歇尔出生。 在父亲的影响下，小赫歇尔也成了天文学家。 1825年，小赫歇尔对父亲和姑姑所发现的星云进行了彻底的核查。 他还前往南非的好望角进行了南天星空的观测。 在好望角，小赫歇尔特别仔细地观测了大、小麦哲伦星云。 对这两个“星云”的观测，开创了河外星系研究的先河。 1864年，他发表了《星云星团总表》（GeneralCatalogue of Nebulae and Clusters of Stars），简称GC星表。大、小麦哲伦星云（实际上它们是银河系的两个伴星系）NGC星表和IC星表在赫歇尔家族之后，爱尔兰的天文爱好者罗斯伯爵制造出了更大的望远镜，口径达到1.8米，镜筒长16米。 罗斯伯爵招募了几个助手，德雷耶是其中之一。 德雷耶用这个口径更大的望远镜发现了更多的星云，同时发现GC星表与自己的测量结果存在不少偏差。 他决定对GC星表进行修正和增补。 1888年，他编制完成《星云星团新总表》，即NGC星表，其中的天体数量达到了7 840个。 随着不断观测，德雷耶又在1895年和1908年两次发表了NGC星表的补充表——《星云星团新总表续篇》（Index Catalogues），简称IC星表，共包含了5 386个天体。 随着天文摄影的出现和发展，IC星表中的很多天体是通过照相发现的。 NGC星表是较为全面的天体星表，包含了几乎所有梅西耶天体。 所以，我们常常看到一个天体既有M编号，又有NGC编号。M51 也是NGC5194 随着观测技术的不断完善，NGC星表还在不断修订。 1973年，两位天文学家苏林提科和蒂夫特发表了RNGC星表（The Revised New Catalogue of Nonstellar AstronomicalObjects），对NGC星表的数据进行了修订。 1988年，天文学家辛诺特又编著出版了NGC2000.0。其他有趣的深空星表当年，梅西耶观测时用的望远镜口径只有10厘米； 威廉·赫歇尔改进了望远镜后，望远镜口径从30厘米不断扩充至47厘米、1.2米； 罗斯伯爵将望远镜口径再一次扩大至1.8米。 随着望远镜观测技术的发展，人类观测到的深空天体数量也从110个飞速增长到1万多个…… 过去，天文学家还未认识河外星系，所以这三个星表是星团、星云和河外星系的混编。 如今，望远镜技术经历了飞跃式的发展，更多的深空天体被发现。 天文学家们把这些深空天体区分出来，出现了更多细分的深空星表，而且这些星表的容量一再增长，如亮星系星表RC3囊括了2万多个亮星系，星系表MCG包含了3万多个星系，星系表PGC包含着90多万个星系。 除此之外，还有暗星云表Barnard、球状星团星表Arp、星系团表Abell，等等。Barnard33是著名的猎户座马头星云，它的背后是明亮的发射星云IC434 在没有大型巡天望远镜的年代，一部星表的编制需要天文学家耗费大量的时间和精力。 这些星表中成千上万个编号正是天文学家们坚毅、严谨的科学精神的重要体现。 400多年前，当伽利略第一次把望远镜指向夜空时，他大概也没想到夜空竟如此绚丽多彩。 正是一代代天文学家的不懈努力，我们今天才有幸窥见浩瀚宇宙那无与伦比的美丽！-完-