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行星狀星雲一直都讓科學家高度關注,它到底隐藏着什麼秘密?

作者:優美生态環境保衛者

在我們所處的宇宙中,除了用肉眼和望遠鏡能夠直接觀測到的恒星、行星、衛星以及小流星、彗星等宏觀天體之外,在這些天體的周圍空間裡,實際上也充斥着衆多星際塵埃以及稀薄的氣體物質。而在更加廣袤的宇宙空間中,還存在着對于宇宙的演化具有巨大作用的另外一類天體,那就是星雲。

行星狀星雲一直都讓科學家高度關注,它到底隐藏着什麼秘密?

我們在很多科普文章以及視訊中,應該都看到過有關宇宙星雲的描述和影像,在宇宙的深處,分布着諸多聚集在一起、呈現虛無缥缈或者缤紛多彩的星雲體,這些星雲的形态,根據每個人固有記憶和聯想不同,而呈現出不同的“假想”态,着實讓人浮想聯翩、欲罷不能。

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在天文學中,星雲指的是宇宙空間中,由星際塵埃、氫氣、氦氣以及其他呈電離态氣體等物質共同聚集而成的、呈現“雲霧狀”的天體,從這種天體的演化程序來看,星雲與恒星之間有着千絲萬縷的聯系。大品質的恒星在生命末期,由于内部核聚變的減弱,發生向内的坍縮,繼而重新激發恒星外層更加強烈的、不可控的核聚變,引發超新星爆發,巨大的能量将恒星組成物質抛灑出去,最終演化為星雲。

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當然,品質不太大的恒星,比如太陽,在生命末期結束以後,會形成紅巨星,在此過程中,也會将外層物質逐漸抛灑出去,進而也能夠形成星雲,剩餘的核心則繼續演化為白矮星。

此後,星雲會在漫長的演化過程中,其中的物質會在引力的作用下逐漸聚攏,當物質聚集到一定程度且達到一定規模以後,就有可能重新形成新的恒星。是以,星雲被稱為宇宙中新一代恒星的搖籃。從某種意義上來說,星雲和恒星是可以互相轉化的,恒星的“死亡”,就意味着未來億萬年之後新一代恒星的“生”,星雲就像溫床一下,成為“生與死”之間聯系的紐帶。

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在所有的星雲天體中,有一類越來越受到天文學家們的關注,這種星雲就是行星狀星雲。為什麼這麼叫呢?最主要的原因就是從天文望遠鏡來觀察的話,它們擁有比較清晰的輪廓,如同我們應用天文望遠鏡觀察天王星、海王星這樣表面比較光亮、擁有清晰邊界的行星那樣,看到的目标區域呈現的具有規則的圓球形态。

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通過天文學家們的觀測和研究,行星狀星雲在宇宙中相對來說比較罕見,它們一般來源于品質小于太陽10倍的中小恒星,當這樣的恒星進入生命末期結束後,核心處的氫消耗殆盡,進而向外不斷抛射組成物質,包括星際塵埃以及氣體外殼,直徑大約能到1光年左右。最終形成的形态,多數是環形或者是啞鈴型的星雲,能夠真正形成圓盤形比較罕見。

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在目前科學家們監測到的數千個類似行星狀星雲陣營中,能夠展現出具有圓面形狀的,僅有幾十個,可以說機率非常低。是以,真正意義上的行星狀星雲,相較于其他類型的星雲來說,辨識度較高。像科學家們觀測到的銀河系中的“貓眼星雲”,即使我們從圖像中觀察,也會覺得非常神奇和震撼。

行星狀星雲一直都讓科學家高度關注,它到底隐藏着什麼秘密?

對于天文學家來說,觀察和研究行星狀星雲,絕不僅僅是它們的形态非正常則和完美,而是從中“嗅出”了宇宙元素變遷和天體演化的重要證據和線索。無論是大品質恒星末期的超新星爆發,還是小恒星末期演化為紅巨星,它們的内部由于氫已經消耗完畢,恒星無法承受自身品質重量,劇烈的坍縮使其内部開始消耗氦氣,進而引發更為劇烈的核聚變,這一階段恒星的溫度上升得非常高,從恒星發出的光線,幾乎都集中紫外線這個波段,進而高效率加熱周圍抛灑出去的氣體物質,使之發生高度電離。

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而行星狀星雲的等離子氣體包層,将大量的紫外線能量吸收并轉化為可見光,其中最為明顯的就是會發射出一條讓人“眼暈”的發射線,展現在恒星光譜上就是處于可見光區域的綠色部分。

是以,通過觀察這種持續時間不長、“稍縱即逝”的發射線,科學家們可以從中找到星雲所在宇宙空間中化學物質富集的關鍵證據,另外,有一些科學家還可以利用這一點,将亮度非常大的行星狀星雲,作為測量地球與星系距離的标尺,因為最亮的行星狀星雲,無論它們處在什麼樣的星系中,它們的絕對亮度基本上是差不多的,如同La型超新星是宇宙觀測的“标準燭光”一樣,高亮度的行星狀星雲,用于測量7000萬光年甚至更遠距離的星系效率也很高。

行星狀星雲一直都讓科學家高度關注,它到底隐藏着什麼秘密?

璀璨的行星狀星雲,既是宇宙中的“絢爛煙火”,同時也是我們人類認知宇宙演化的一盞明燈。

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