辛西婭·亨特

1908年圣誕節(jié)的早晨，黎明還未觸及威爾遜山下綿延1700多千米的洛杉磯，喬治·威利斯·里奇正在捕捉任何人都沒有見過的獵戶座大星云最壯觀的景象。將近4小時，他一直站在巨大的鋼鐵邊框的望遠鏡底部，在望遠鏡追蹤從夜空中經(jīng)過的星云的時候，對它進行著細微的調(diào)整。

這是里奇參與設(shè)計和建造的直徑152.4厘米的反射式望遠鏡，當(dāng)時世界上規(guī)模最大、功能最強的望遠鏡。它巨大的曲形鏡面收集來自星云的光線，入射的光子緩慢地將差不多iPad大小的照相玻璃底片上的感光乳劑曝光。之后，一名助理制作了負片，并將其標(biāo)記為“Ri-0”——里奇那臺代表當(dāng)時最先進技術(shù)水平的望遠鏡拍攝的首個科學(xué)圖片。

今天，Ri-0是加州帕薩迪納卡耐基天文臺主辦公室內(nèi)存檔的20萬張?zhí)煳膶W(xué)底片之一。這些底片的拍攝日期在1892年到20世紀90年代早期，使用包括威爾遜山、帕洛馬山（圣迭戈附近）、拉斯坎帕納斯（位于智利）、肯伍德（位于芝加哥）天文臺的望遠鏡，底片的尺寸范圍從1平方厘米到臺式電腦屏幕大小。

這一系列藏品的規(guī)模在美國屬第二，包含了20世紀最重要的一些天文觀測。正是這些圖片，激發(fā)了埃德溫·哈勃對膨脹宇宙的領(lǐng)悟，引導(dǎo)喬治·埃勒里·海耳發(fā)現(xiàn)了太陽磁場，為恒星和星系形成的理論提供了觀測基礎(chǔ)，也為人類與太空的故事譜寫了新的篇章。

以下是其中一些最著名、最令人震撼的照片。

太陽磁場

1908年年初，太陽天文學(xué)家、望遠鏡工程師喬治·埃勒里·海耳開始擺弄專門對紅色（長）光波敏感的照相底片。他尤其喜歡在被稱為H- 阿爾法的紅色波長處觀測太陽，該波長的光線是恒星大氣層的重要特征。他花了一個月的時間來完善這項技術(shù)。1908年，他得到了第一張?zhí)柎艌龅那逦鷪D像，顯示了圍繞太陽黑子的奇怪旋渦，海耳把它們稱為譜斑。雖然他錯誤地假設(shè)譜斑是充滿旋轉(zhuǎn)電子的氣體龍卷風(fēng)，但這項發(fā)現(xiàn)還是使他得出了正確的結(jié)論，即太陽能夠產(chǎn)生磁場。

海耳開始通過能夠?qū)⒐饩€分離成頻譜的光譜儀尋找太陽磁場存在的直接證據(jù)，這些光譜通過一系列垂直的線條來表示。為了將這些線條展開到能夠讓他清晰地看見細節(jié)，海耳把一臺9米的光譜儀放在威爾遜山152.4厘米太陽望遠鏡下方的混凝土井里。他用43厘米長的玻璃底片來捕捉投射的光譜，就像那張可能是由他本人制作的底片一樣。當(dāng)對太陽表面光譜線和太陽黑子的光譜線進行比較時，他發(fā)現(xiàn)太陽黑子在對光進行極化的同時，將其中一些線條分裂成了若干條。在太陽光譜的底片中，被分裂的線條被標(biāo)注為K 和H。這種分裂叫作“塞曼效應(yīng)”，為地球之外存在磁場提供了第一個確切的證據(jù)。

哈勃有名的“VAR！”啟示

1923年秋季的一個夜晚，埃德溫·哈勃對當(dāng)時叫作仙女座星云的天體進行了45分鐘曝光。當(dāng)時，天文學(xué)家在爭論他們通過望遠鏡看到的這個螺旋狀的斑點（或者叫作“星云”），是在我們銀河系內(nèi)的小型星團，還是遠處大很多的“宇宙島嶼”。哈勃希望能夠徹底平定這場爭論。

當(dāng)他拿到底片的時候，以為自己看到了一個處在仙女座外圍一條旋臂上的“新星”，或者叫作星體爆炸。他將小黑點標(biāo)為“N”。但是當(dāng)他將這張底片與其他不同日期拍攝的照片做比較的時候，意識到這顆星實際上是造父變星，一種產(chǎn)生有規(guī)律亮度變化的恒星。通過測量它相對于其他已知變星的周期和光度，哈勃計算出了它的距離，因此證實仙女座是銀河系之外很遠地方的一個巨型恒星系統(tǒng)。在激動中，哈勃劃掉了“N”，并在其位置上寫下了“VAR！”。

為了尋找更多造父變星來證實他最初的發(fā)現(xiàn)，哈勃拍攝了數(shù)十張仙女座的底片。與他所處時代的很多天文學(xué)家一樣，他給這些底片加上了彩色的注釋，用圓圈和箭頭標(biāo)識出候選的造父變星、參照恒星，以及其他值得注意的天體。他給每一個經(jīng)過確認的造父變星寫了編號，通常后面帶一個感嘆號，就好像他在抑制內(nèi)心的激動。在那張1924年拍攝的底片的數(shù)字翻印版中，你可以在左下角看到標(biāo)注“V4?。?！”。

“ 我的上帝，全是恒星！”

雖然哈勃證實了仙女座是一個巨大的星系，很可能充滿了上百億顆恒星，天文學(xué)家卻花了將近20年才最終解析出它高密度中心區(qū)域的恒星。第一張照片拍攝在一張17厘米的底片上，它是在非同尋常的情況下產(chǎn)生的。

1943年，在第二次世界大戰(zhàn)的高潮時期，天文學(xué)家沃爾特·巴德在威爾遜山工作。作為一名德國籍公民，巴德被禁止參與戰(zhàn)爭任務(wù)，因此他晚上有時間凝視洛杉磯上方的星空。而此時因為戰(zhàn)時燈火管制，這片天空暗得令人欣喜。一天晚上，他將天文臺那架254厘米望遠鏡對準(zhǔn)了仙女座，第一次捕捉到了星系中央單獨的恒星。這張照片為巴德將恒星分為兩類奠定了基礎(chǔ)：占據(jù)著星系旋臂的年輕熾熱的恒星，以及位于星系中央年老冷卻的恒星。

在60多年之后，這張照片仍然令人震驚。美國航空航天局天文學(xué)家簡·瑞格比2015年拜訪卡耐基天文臺的時候，在小型放大鏡下察看了這張底片，驚呼道：“我的上帝，全是恒星！”

奇怪星系里的超新星

剛剛離世的天文學(xué)家霍爾頓·阿爾普最著名的成就是他1966年出版的《罕見星系圖冊》，他為這本圖冊拍攝了數(shù)百張具有奇怪形狀和行為的星系照片，其中就包括斯特藩五重星系——遠在3億光年之外、處于激烈碰撞中的5個密切互動的星系。圖冊在圣迭戈帕洛馬天文臺發(fā)表5年后，在一張新拍攝的卓越照片中，他鑒定出了一顆超新星（右頁左上圖中標(biāo)注為“SN”），爆炸于一個月之前。這張底片上其他箭頭指向的是參照恒星，阿爾普用來計算該超新星在太空中的坐標(biāo)。

在一張拍攝于1964年較早期的照片中（右頁左上圖），這顆閃耀的爆炸體顯然消失了。

一次徹底的星系調(diào)查

20世紀70年代末期和80年代早期，哈勃曾經(jīng)的助手艾倫·桑德奇及其合作者對處女座星系團進行了一次徹底調(diào)查。處女座星系團組成包括我們銀河系在內(nèi)的超星系團的核心。為了進行這項工作，天文學(xué)家制作了67個巨型的、50.8厘米的方形照相底片，它們一起將2096個星系編成了目錄。桑德奇煞費苦心地對每一個星系進行定位和測量，用紅色和綠色的墨水直接在底片上注釋它們的目錄號和量級。