天文学
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最后更新:2025年10月2日

行星状星云

行星状星云
在行星状星云中,来自中心恒星的紫外线辐射会激发被抛射物质的原子,使每种元素呈现出不同的特征颜色。行星状星云的寿命并不长;它们会在不到5万年的时间里消散。

什么是行星状星云?

行星状星云在小望远镜中看起来像是简单的球形。然而,哈勃太空望远镜如今能向我们展示这些壮丽天体的细节。行星状星云呈现多种球形结构,它们是由垂死的中心恒星抛出的物质和荧光气体构成的球体。来自中心白矮星的强烈热风与辐射塑造了星云特有的形态。这颗垂死的恒星闪耀着相当于数千个太阳的光芒,抛出其外层气壳,暴露出炽热的核心,其强烈的紫外线辐射照亮了被抛出的气体。展示恒星死亡的星云十分常见,因此天文学家已深入研究了这一清晰演化过程的不同阶段。行星状星云是可用大型望远镜欣赏的最美丽的宇宙天体。

蝴蝶星云(NGC 2346)

蝴蝶星云(NGC 2346)
哈勃太空望远镜所见的蝴蝶星云。夜空中那些璀璨的星团常以花卉或昆虫命名。图片来源:NASA。

蝴蝶星云位于麒麟座方向,距离地球约2100光年。这张图像展示了星云中心一个壮观的双星系统最后的时光。这两颗恒星距离极近,仅需16天即可完成相互绕转。即便借助哈勃望远镜,也无法将这对双星分辨为两个独立天体——它们实在太过靠近。其中一颗被认为是曾被另一颗恒星吞噬的残骸。天文学家推测,其中一颗恒星在演化过程中膨胀为红巨星,并实际吞噬了它的伴星。双星螺旋式靠近,红巨星大部分外层物质被抛射出去,形成了如今包裹中心恒星的致密双极盘状结构。该星云还富含尘埃云,其中一些形成指向远离中心恒星方向的暗色长条纹。

天琴座星云,又称M57或NGC 6720。

天琴座星云或环状星云(M57)
环状星云或天琴座星云,又称M57或NGC 6720,由哈勃望远镜拍摄。这张哈勃太空望远镜捕捉的可见光图像,结合了亚利桑那州地面大型双筒望远镜的红外数据。图片来源:NASA、ESA、CR O'Dell Robert(范德堡大学)、GJ Ferland(肯塔基大学)、WJ Henney 和 M. Peimbert(墨西哥国立自治大学)。双筒望远镜数据来源:David Thompson(亚利桑那大学)。

指环星云或天琴座星云,由安托万·达基耶·德佩勒波瓦于1779年发现,是梅西耶星表中最著名的天体之一。这个环形星云与螺旋星云相似。其实际直径为1.3光年,视直径约2角分。可见光环由电离氧和氮构成,外缘由氢组成。光环内部的暗区由氦构成,在紫外波段发光。M57常被称为指环星云、天琴座星云或简称为天琴星云,以其所在星座命名。行星状星云是形状不规则、色彩绚丽的薄盘。早期观测时,因在小望远镜中呈现淡色行星状而得名。它们表现为小角直径的星云,常呈圆形、高度对称且边界清晰,不同于弥漫星云那样在空间中扩散且形状不规则。许多行星状星云呈环状,如天琴环。其外围物质密度高于内部,中心始终存在一颗恒星。

在恒星生命末期,当氢燃料耗尽时,其外层会膨胀冷却,而核心则坍缩升温,直至达到氦聚变温度。部分恒星甚至会抛射外层物质,形成不断扩张的茧状结构。裸露的核心成为W型或O型星,释放大量紫外线激发星云发光。

哑铃星云(M27)

哑铃星云(M27)
双极行星状星云哑铃(M27)是恒星在生命末期因缺乏核燃料而抛射出的气体发射星云的绝佳范例。这导致恒星外层物质被抛入太空。残余辉光由恒星在终结阶段受激发的原子产生。这些原子仍会发出强烈的、不可见的紫外辉光。

明亮的哑铃星云揭示了哑铃中央恒星以及位于玫瑰色狐狸座(拉丁语:Vulpecula)中的前景与背景恒星网络。这张合成图像通过仅记录氢原子光线的滤镜累计曝光8小时,追踪了星云暗淡外部光晕的结构——该光晕延伸超过数光年。哑铃星云的演变过程,与太阳耗尽核燃料后的命运相似。

中心星(星云的起源)视星等为13.5,这使得业余天文学家难以观测。它是一颗温度极高的蓝色白矮星(85,000K),并伴有一颗更暗的恒星(星等17)。

螺旋星云或NGC 7293

螺旋星云或NGC 7293
螺旋星云(NGC 7293)的斯皮策太空望远镜影像。外层气态区域以蓝光和绿光呈现。照片中心微小的白点是白矮星,它沉浸在异常明亮的红外光中。眼睛中央的红色代表恒星死亡时吹出的最后几层气体。中心明亮的红色圆圈是环绕白矮星的尘埃盘发出的光芒。随着垂死恒星体积膨胀,该星系的所有内行星均被碳化或汽化。

螺旋星云是一个宇宙中的恒星遗迹,因其鲜艳的色彩和酷似巨眼的外观而常被天文爱好者拍摄。该星云于18世纪被发现,位于宝瓶座方向,距离地球约650光年,属于行星状星云这一类天体。行星状星云是曾经类似太阳的恒星死亡后留下的残骸。当这些恒星消亡时,它们会将外层气体抛向太空。这些气体层被死亡恒星炽热的核心——白矮星加热,在红外线和可见光波段发光。我们的太阳在大约50亿年后消亡时,也将经历同样的演化过程。

猫眼星云,或称NGC 6543。

猫眼星云,又称NGC 6543。
猫眼星云(或称NGC 6543)由哈勃太空望远镜拍摄。其中心恒星正在消亡,向外投射出层层环绕的尘埃与气体云团。天文学家从中看到了50亿年后太阳进入最终阶段时的命运。

猫眼星云(NGC 6543)直径20角秒,位于黄道北极,距离地球3000光年。这个非常明亮的行星状星云位于天龙座。该星云拥有一个极其广袤的晕状结构,由其在红巨星阶段抛射的物质构成,晕的尺度达386角秒(5.8角分)。根据一种解释,该星云起源于一个双星系统。两颗恒星相互绕转产生的动力学效应能更合理地解释该星云的结构——其复杂程度远超大多数已知行星状星云。根据这一模型,中心恒星的恒星风形成了由致密发光气体构成的延伸包层,该结构被包裹在恒星早期抛射的两个气体瓣中。这些气体瓣上存在一个密度更高的气体环,很可能是在中心恒星伴星的轨道平面上抛射形成的。

NGC 2818星云

行星状星云 NGC 2818
来源:哈勃新闻稿 & Gilbert Javaux - PGJ天文学。插图:NASA、ESA及哈勃遗产团队(STScI/AURA)。

行星状星云NGC 2818位于疏散星团NGC 2818A之中,视星等为8.2,肉眼无法观测。该星团与星云位于南天星座罗盘座,距离地球超过1万光年。观测到的色彩源自不同元素(不同程度电离)在特定波长发射的光。图像中的颜色代表了星云云团发射的光谱范围:红色代表氮,绿色代表氢,蓝色代表氧。“行星状星云”这一名称源于早期观测中这些天体有时呈现的圆形外观,类似行星。实际上,它们是生命终结的恒星,剧烈地将构成自身的大部分物质以气体形式抛射而出。行星状星云NGC 2818与周围恒星分离。这张哈勃图像于2008年11月使用WFPC2(广域行星相机2)拍摄。

爱斯基摩星云(NGC 2392)

爱斯基摩星云或NGC 2392
哈勃太空望远镜于2000年1月拍摄的图像。其同心环结构使其得名“爱斯基摩星云”。尽管视星等仅为9.90,肉眼无法直接观测,但借助小型天文仪器仍可一睹其容。图片来源:NASA。

爱斯基摩行星状星云(NGC 2392)由天文学家威廉·赫歇尔于1787年在双子座中发现。NGC 2392形似被派克大衣包裹的头部。该星云由两个盘状结构组成:内盘相当明亮,外盘则呈不规则环状。NGC 2392距离地球约4000光年。仅在1万年前,图像中可见的气体还构成了一颗类太阳恒星的外层。该图像中可清晰看到中央恒星。白色可见的内部细丝是由中央恒星猛烈的粒子风喷射形成的。外盘包含长约一光年的橙色细丝。

行星状星云 NGC 6751

行星状星云NGC 6751
行星状星云NGC 6751的气体云宛如一只天眼。垂死恒星位于中心,其星风将恒星外层气体中的尘埃抛射而出。图片来源:哈勃遗产团队(STScI/AURA)、NASA。

这张哈勃复合色彩图像是一个经典行星状星云的美丽范例,但具有复杂特征。NGC 6751于2000年4月被选中,以纪念哈勃太空望远镜在轨运行十周年。所选颜色代表气体的相对温度(蓝色、橙色和红色,从最热到最冷的气体)。正是来自中心恒星的强烈热风和辐射塑造了星云的特征形态。这颗垂死的中心恒星亮度相当于9000个太阳。它抛射出外层气体层,暴露出炽热的核心,其强烈的紫外线辐射照亮了被抛出的气体。

星云的直径约为0.85光年,相当于我们太阳系大小的600倍左右。NGC 6751距离我们6500光年,位于天鹰座。

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