12 8 月, 2022

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嘿,最后一颗星星快死了

飞涨 / 蝴蝶星云位于距离地球不到 4,000 光年的天蝎座,是行星状星云的一个显着例子,它是中小型恒星演化的最后阶段。 蝴蝶透明的“翅膀”由气体和尘埃组成,这些气体和尘埃从垂死的恒星中排出,并被恒星剩余的核心从内部照亮。 这个对称的双叶星云的形状是一个迹象,表明它的伴星帮助形成了流出的气体。 主星和它的伴星都被星云中心的一层尘埃所掩盖。

数十亿年后,随着我们的太阳接近生命的尽头,氦核心开始融合到它的核心中,它将急剧膨胀并转变为所谓的红巨星。 在艰难地吞下水星、金星和地球后,它会变得如此之大,以至于无法容纳其外层的气体和尘埃。

在光荣的结局中,这些层将爆炸到太空中,形成美丽的光幕,它会像霓虹灯一样发光数千年,然后逐渐消失。

银河系中布满了数千个这些宝石般的纪念碑,被称为行星状星云。 它是恒星的自然末期,从太阳质量的一半到太阳质量的八倍不等。 (大多数大质量恒星都有一个更猛烈的结局,一种称为超新星的爆炸。)行星状星云有各种令人眼花缭乱的形状,正如南方蟹、猫眼和蝴蝶等名称所暗示的那样。 但尽管它很美,但它对天文学家来说也是一个谜。 一只宇宙蝴蝶是如何从一颗红巨星看似毫无特色的圆形茧中出现的?

现在的观测和计算机模型指出了一个在 30 年前看起来很奇怪的解释:大多数红巨星都有一颗小得多的伴星隐藏在引力的臂膀中。 这第二颗恒星形成了行星状星云的转变,就像陶工在陶轮上形成一个碗一样。

美国宇航局的新詹姆斯韦伯太空望远镜揭示了南环星云中不寻常的细节,这是一个位于船帆座约 2,500 光年外的行星状星云。 在左侧,近红外图像显示了令人惊叹的同心气体壳,记录了垂死恒星的喷发。 在右侧,中红外图像很容易将星云中心垂死的恒星(红色)与其伴星(蓝色)区分开来。 星云中的所有气体和尘埃都被这颗红星驱散了。
飞涨 / 美国宇航局的新詹姆斯韦伯太空望远镜揭示了南环星云中不寻常的细节,这是一个位于船帆座约 2,500 光年外的行星状星云。 在左侧,近红外图像显示了令人惊叹的同心气体壳,记录了垂死恒星的喷发。 在右侧,中红外图像很容易将星云中心垂死的恒星(红色)与其伴星(蓝色)区分开来。 星云中的所有气体和尘埃都被这颗红星驱散了。

行星状星云形成的流行理论以前只包括一颗恒星——红巨星本身。 由于其外层只有微弱的引力,它在接近生命尽头时会迅速失去质量,每世纪损失多达 1%。 它也像地表以下的一锅沸水一样出来,导致外层跳动进出。 天文学家假设这些脉冲会产生爆炸的冲击波 太空中的气体和尘埃,产生所谓的星风。 但是,要将这物质完全驱散,又不会落回星体,需要消耗大量的能量。 不能轻轻呼出,这风; 你需要导弹爆炸的力量。

在恒星的外层逃逸后,更小的内层坍缩成一颗白矮星。 这颗恒星比它所来自的红巨星更热更亮,它点亮并加热逸出的气体,直到气体开始自行发光——我们看到了一个行星状星云。 整个过程以天文标准来看非常快,但以人类标准来看却很慢,通常需要数百年到数千年的时间。

华盛顿大学的天文学家布鲁斯·巴利克 (Bruce Balick) 说,在 1990 年哈勃太空望远镜发射之前,“我们确信我们走在正确的轨道上”以了解这一过程。 然后,他和纽约罗切斯特大学的同事亚当·弗兰克在奥地利的一次会​​议上看到了哈勃的第一张行星状星云图像。 “我们出去喝咖啡,看了照片,就知道比赛已经改变了,”巴利克说。

天文学家假设红巨星是球对称的,圆形恒星应该产生一个行星圆形星云。 但这不是哈勃看到的——甚至没有接近它。 “越来越明显的是,许多行星状星云具有不对称的中心结构,”罗彻斯特理工学院的天文学家乔尔·卡斯特纳说。 哈勃揭示了非凡的裂片、翅膀和其他结构,它们不是圆形的,而是关于星云主轴对称的,就好像它们在绕着陶轮旋转一样。

在地面观测站的早期图像中,南蟹状星云似乎包含四个

在地面观测站的早期图像中,南蟹状星云似乎有四个弯曲的像螃蟹一样的“腿”。 但来自哈勃太空望远镜的详细图像显示,这些腿是两个大致形成沙漏形状的气泡的侧面。 气泡的中心是两股气流,当你遇到星际气体时,可能会亮起“结”。 位于半人马座距离地球数千光年的南方巨蟹座似乎经历了两次气体释放事件。 大约 5500 年前,她设计了外部“沙漏”,而 2300 年前的一次类似事件创造了更小的室内事件。

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