全天宇宙 @ 小比爾的部落格

從地球上能夠看到的夜空全域稱為『全天』。全天圖像是以銀河系中心為圖像中心，把銀河盤面水平放置而成的360度全景圖象，這是利用稱為"艾托夫投影"(Aitoff Projection)〞製作的圖像，面積正確但方位角扭曲。每一張圖像都不是一次觀測就能完成，必須花費數年進行觀測，取得無數圖像後再加以組合或合成。人類使用不同波長電磁波來觀察宇宙，可分為可見光、Gamma射線、X射線、紅外線以及無線電波望遠鏡，波長不同看到的景象也不一樣。肉眼所見到的宇宙並不是宇宙真正的面貌，利用各種波長進行觀測才得以一窺宇宙全貌，Gamma射線能觀測到高溫氣體的分布、利用X射線能觀測到星際物質的能量、利用紅外線則可觀測到可見光無法穿透的銀河系中心。肉眼無法看到可見光以外的電磁波因此有些全天圖像須加上顏色。天文觀測就是在觀看過去，例如仙女座星系位在230萬光年的遠處，該處所發出的光必須經過230萬年才會抵達地球，使用望遠鏡觀測看到的就是230萬年前的仙女座星系；越是遙遠天體的光抵達地球所需的時間越多，看到的就越是過去的影像。

利用可見光觀測全天所得到的圖像，圖像中心的光團是我們銀河系中心的老年恆星集團稱為"核球"(bulge)，從球核沿水平方向延伸的恆星構成具有碟狀構造直徑約10萬光年的銀河盤面，與銀河盤面重疊的長條黑色區域是大量的微塵。銀河盤面以外的右下角可看到大小麥哲倫星雲兩個小型星系。

ASTRO-F使用波長90微米的遠紅外線所拍攝的全天觀測，共捕捉到6.4萬個地方的銀河系微塵發出的光。在可見光觀測下由於擋住其他天體的光而成為黑暗區域的地方就利用紅外線進行觀測。在微塵集中的地方正活躍地誕生恆星，中心右下方兩個明亮處為大小麥哲倫星雲。

ASTRO-F利用波長9微米的中紅外線觀測了全天，利用這波長所捕捉到的是剛誕生的恆星與瀕臨死亡的恆星，沿著銀河盤面成粗帶狀分布。

下圖是使用WMAP觀測衛星所呈現的全宇宙(除去銀河系放出的輻射)，該衛星使用波長比紅外線更長的光也就是微波(無線電波)，利用無線電波可以看到稱為"宇宙微波背景輻射"(Cosmic Microwave Background Radiation)的大霹靂殘骸也就是熱輻射。圖像以不同顏色對應物質密度，越接近紅色溫度越高是物質密度低的區域，藍色溫度低為物質密度高的區域，以溫度差顯示物質的分布狀態。宇宙微波背景輻射的發射源就是137億年前的宇宙也是我們可觀測之遙遠宇宙的極限(盡頭)，是可觀測宇宙最古老的光，它的另一邊太空望遠鏡絕對觀測不到。宇宙誕生38萬年後的光經過137億年從全天的所有方向來到地球的這段期間因為宇宙空間大約膨脹1000倍，所以光的波長被拉長約1000倍而變成微波。在這之前的宇宙，原子還未誕生，電漿狀態的宇宙空間只有電子和原子核到處穿梭飛行，光受到電子干擾無法直線前進的情況下整個世界好像壟罩在霧中一般完全無法看到周遭情況，因此無法進行光的觀測，要觀測更古老宇宙的方法只能以光以外的手段例如微中子或重力波進行檢測。

費米Gamma射線太空觀測衛星捕捉0.000004皮米~155皮米的Gamma射線與X射線所觀測到的全天，這段波長的光肉眼無法辨識，因此依能量高低著上黃色、紅色、藍色與黑色。利用Gamma射線看到的是宇宙的高能量現象與可見光、近紅外線的觀測圖像不同，無法在銀河系中心方向上看到核球，但卻觀測到沿著銀河盤面分布的高能量帶可能是包圍著恆星的高溫氣體。此外零星散布於銀河盤面外的局部高能量區域中有許多可能擁有中心黑洞的活躍星系存在。

天體如果遠離地球而去則從它傳來的光波長會變長稱為"紅移"(redshift)，反之越來越靠近波長變短稱為"藍移"(blueshit)，下圖是使用多種紅外線觀測所得的全天150萬個以上的星系資料所製成。黃色、綠色、紅色的點表示紅移的程度，根據距離地球的遠近由遠至近依序著上紅、黃、綠、藍、紫等顏色。追尋同一顏色的點可以看出他們串聯成網狀結構，這稱為宇宙大尺度結構表示星系的分布並不是零散的而是和鄰近的眾多星系相互組成一個構造。