环状星云远不止环那么简单_风闻

原创：牧夫天文

说到恒星死亡时的景象，最著名的当数1779年发现的环状星云(梅西耶57)了，它距离我们仅仅2000光年。从外表看，环状星云由一个白矮星及其外围包裹着的巨大气体环构成。它代表了像太阳这样的单一恒星系统的典型归宿。梅西耶在观测过环状星云后是这样描述的：“它非常昏暗，但能够看出轮廓；它像木星一样大，类似于一颗较昏暗的行星。”从此，“行星状星云”这个不恰当的名称就一直沿用至今，它显然不是行星而是一个恒星演化末期爆炸后的巨大遗迹，外围是大量弥散的氢，低密度的气体轴向延展开来，而高密度的气体和尘埃区域分布在它的赤道面。我们的视角几乎正好在它的轴线上，因此外观会呈现出环状。大多数天文望远镜观测到是环状星云的高密度气体的反射光。2013年，天文学家使用新的哈勃数据绘制了环状星云的三维结构，它呈现出非常复杂的结构，包括：外晕、内晕、赤道盘、内侧的湍流、叶和结等。接下来让我们一探究竟…

封面图片

著名的环状星云

Credit: NASA, ESA, AND C. ROBERT O’DELL (VANDERBILT UNIVERSITY)

环状星云位于天琴座两颗明亮的蓝巨星渐台二和渐台三之间，我们使用任何天文望远镜甚至双筒望远镜都可以看到它。

Credit: NASA, ESA, DIGITIZED SKY SURVEY 2

下图是合成图，部分信息源自位于美国亚利桑那州的大双筒望远镜(the Large Binocular Telescope, LBT)，另一部分来自哈勃第三代宽视场相机的外晕细节信息。这个貌似环状的著名星云，其真实结构并不是环。

Credit: HUBBLE DATA: NASA, ESA, C. ROBERT O’DELL (VANDERBILT UNIVERSITY); LBT DATA: DAVID THOMPSON

外侧红色复杂结构是由离子化的氢构成，而来自恒星抛射出的硫和氧离子则会是其他颜色。通过光谱分析，不同的谱线对应不同的元素，从而可以了解它的元素构成。

Credit: D. LÓPEZ (IAC), WHICH IS A. OSCOZ, D. LÓPEZ, P. RODRÍGUEZ-GIL AND L. CHINARRO

下图，斯皮策空间望远镜红外波段影像可以展示出环状星云不同区域的温度。内侧区域温度较高，同样可见光波段这些区域也较为明亮。这些区域物质的电子被激发跃迁，在恢复基态时释放光子，从而被我们观察到，而温度越高该现象越强烈。

Credit: NASA/JPL-CALTECH/J. HORA (HARVARD-SMITHSONIAN CFA)

下图展示了环状星云的侧面观结构，这个视角垂直于地球上的观测视角。我们可以看到很大范围的弥散晕、内部区域、轴向延展的低密度叶和较显著的赤道盘。

Credit: NASA, ESA, AND A. FEILD (STSCI)

渲染后的图片可以看到黑灰色的气体团、夹杂的不同元素（不同颜色表示），以及半透明的内部结构。因此，环状星云既不是环状，也不是球状。

Credit: NASA, ESA, AND C. ROBERT O’DELL (VANDERBILT UNIVERSITY)

而常规的天文望远镜可以观测到明显的环状影像，如下图：

Credit: CHRIS SPRATT

螺旋星云是一个类似环状星云的行星状星云，它外观似甜甜圈，下图是展示出它非常复杂的三维结构。

Credit: NASA, ESA, C.R. O’DELL (VANDERBILT UNIVERSITY), AND M. MEIXNER, P.

行星状星云外形各异，这取决于演化前恒星系统的特征。并且宇宙中很多重元素都源于这一演化过程。大质量恒星和超大质量恒星在演化成行星状星云时通过s-过程（慢中子俘获过程）产生了元素周期表中很多的重要元素。

Credit: NASA, ESA, AND THE HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)

以下是太阳系元素周期表，标识出了这些元素的起源。我们可以看出，虽然绝大多数的元素起源自超新星爆炸和中子星合并；但很多重要的生命元素部分或主要来源于像环状星云这样的行星状星云。

原文exploding white dwarfs表述了Ia型超新星爆发

Credit: NASA/CXC/SAO/K. DIVONA

我们仿佛看到了太阳的未来演化情况！

『天文时刻』 牧夫出品

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尼亚加拉瀑布上的美月

Credit: Miguel Claro