为什么天文学家老是要给星星拍照

在照相技术发明以前，天文学家都是用眼睛观测，素描记录。伽利略就在纸上记录过木星与其4颗主要卫星位置的图。但素描记录毕竟速度慢、误差大。照相术发明以后，天文学家终于有了可以实时记录观测目标的工具。通过对照片的分析，天文学家可以细致地研究星星长什么样，温度有多高，运动速度有多快，甚至分析星星的年龄、内部化学元素的组成等天文课题。为此，天文学家设计了各种特殊的照相机，它们拍的照片主要可分为三个大类，天体的形态拍摄（成像），天体的光谱拍摄（成谱），天体随时间的变化（光变）。通过这些照片，我们可以看到千姿百态的恒星、星云、星系，可以研究它们的结构，例如旋涡星系的核心结构、旋臂结构、周围晕的结构等；可以了解它们的化学组成和物理状态，比如含有什么元素，温度有多高；还可以通过不同时间拍的照片，了解它们的亮度变化。

天文学家给星星拍的照片往往不能直接使用，要通过复杂的处理、分析，最后才能得出可靠的结论。天文学家用来分析天体照片的基本理论依据就是天体的辐射机制。所谓辐射，主要是指天体发出的电磁波。它们是构成天体物质的原子、分子在不同的物理条件下所发出的“光”。不同的光，背后对应的物理机制与化学成分都不一样。比如天文学家就是通过对太阳光谱的拍摄，再通过太阳表面的辐射模型、大气结构模型，最后来确定太阳表面的温度、压力和化学成分。

船底座η星云光谱中的发射线和吸收线显示出多种元素的存在

也许你很快会提出一个问题，为什么要用照相而不用录像呢？这是因为，除了太阳等特殊天体外，大部分天体到达地球上的光是非常非常弱的。以我们目前的技术水平，还无法做到清晰的录像。天文学家拍一张清晰的照片往往需要曝光1小时或更长。只有这样，才能累积足够的光子，构成足够的信息供科学分析。

可以说，现代天文学的发展，就是靠一堆堆星星照片发展起来的。从曾经几百元人民币一张的照相玻璃干版，到现在几百万元的CCD照相机；从一个晚上几十兆比特数据，到一张照片就包含上百兆比特数据。在这些星星照片的背后，是天文学综合着其他学科共同发展的历程。（李旻）