行星狀星云——恒星災變殘余無疑是宇宙中最美麗的天體,但是它們依然很神秘。雖然許多氣體-塵埃星云離開地球比較近并且被我們詳細研究過,可是它們仍使天文學家們感到困惑。
這里說的首先是少數異常星云,它們非常強烈地被加熱,同時它們含有大量離子,即失去一個或幾個電子的原子。其輻射強度(或與高能粒子互相碰撞),取決于參與這一過程的原子數量和失去的電子數量。高能“風”“吹散”周圍物質中的特殊氣泡,其中一些氣泡在拍攝的照片中呈現出不同的彩色弧光。
但是什么是這種原子激發的起源呢?可能是高能年輕恒星,或是隱藏在星云內部的某個奇異天體。這些奇異天體又如何列入宇宙演變的現代圖像中?安裝在智利南歐天文臺(ESO)的一架巨大望遠鏡最近對這些奇異星云進行了大量最新觀察,設在比利時列日市天體物理和地球物理學研究所一組天文學家查明,4幅麥哲倫云(大麥哲倫云和小麥哲倫云是銀何系兩個最近的伴星系,離開地球約幾萬光年)照片中星云高度電離。
在前3幅星云照片上,比利時天文學家順利地識別出高能輻射(紫外線等)起源:最強烈加熱、最巨大恒星(并且其中幾個是雙星)。這可能是沃爾夫-拉葉星(WR - Wolf-Rayet stars),其亮度超過
太陽亮度100萬~1000萬倍,但是它們只能燃燒幾百萬年,而不是幾十億年,就像“已死亡”的黃矮星一樣,其質量超過同類恒星質量20倍,表面溫度超過9萬度。在第4幅星云照片上,比利時天文學家沒有成功可信地識別出高能輻射源。
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行星狀星云實質上是一些垂死的恒星拋出的塵埃和氣體殼,直徑一般在一光年左右。由質量小于太陽十倍的恒星在其演化的末期,其核心的氫燃料耗盡后,不斷向外拋射的物質構成。
行星狀星云是指外形呈圓盤狀或環狀的并且帶有暗弱延伸視面的星云,屬于發射星云的一種。在望遠鏡中看去,它具有像天王星和海王星那樣略帶綠色而有明晰邊緣的圓面。1777年,威廉·赫歇爾發現這類天體后,稱它們為行星狀星云。用大望遠鏡觀察顯示出行星狀星云有纖維、斑點、氣流和小弧等復雜結構。它們主要分布在銀道面附近,受到星際消光的影響,大量的行星狀星云被暗星云遮蔽而難以觀測,其中央部分有一個很小的核心,是溫度很高的中心星。行星狀星云的氣殼在膨脹,速度為每秒10公里到50公里。其化學組成和恒星差不多,質量一般在0.1到1個太陽質量之間,密度在每立方厘米100到10,000個原子[離子]之間,溫度為6000K到10,000K,中心星的溫度高達30,000K以上
據估計,行星狀星云的壽命平均約為30,000年左右。這類星云出現,象征著恒星已到晚年。在銀河系存在期間[大約10--100億年],將近有10億到100億個恒星,經歷過行星狀星云階段。因此,這種天體很可能是一種普遍存在的天體。銀河系中大部分恒星,很可能都要經過行星狀星云而后才"死亡"。根據太陽附近的分布密度(約每千立方秒差距三十到五十個)估計,整個銀河系中應該有四五萬個,現在觀測到的只是其中很小的一部分。
行星狀星云呈圓形、扁圓形或環形,有些與大行星很相像,因而得名。這類星云與彌漫星云在性質上完全不同,它們是如太陽差不多質量的恒星演化到晚期,核反應停止后,走向死亡時的產物。這類星云的體積在膨脹之中,最后氣體逐漸擴散消失于星際空間,僅留下一個中央白矮星。在行星狀星云的中央,都有一顆高溫恒星,稱為行星狀星云的中央星。這是正在演化成白矮星的恒星。
著名的行星狀星云有天琴座環狀星云等。目前河外星系中也發現了大量的行星狀星云,如仙女座星系中就已發現300多個行星狀星云;大麥哲倫星系中發現400多個行星狀星云;小麥哲倫星系中發現200多個行星狀星云。