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行星状星云
目录 ·概述
·环状星云
·哑铃星云
·爱斯基摩星云
·猫眼星云
·其它


概述

行星星云是指外形呈圆盘状或环状的并且带有暗弱延伸视面的星云,属于发射星云的一种。在望远镜中看去,它具有像天王星和海王星那样略带绿色而有明晰边缘的圆面。1977年,f.w.赫歇尔发现这类天体后,称它们为行星状星云。用大望远镜观察显示出行星状星云有纤维、斑点、气流和小弧等复杂结构。它们主要分布在银道面附近,受到星际消光的影响,大量的行星状星云被暗星云遮蔽而难以观测,其中央部分有一个很小的核心,是温度很高的中心星。行星状星云的气壳在膨胀,速度为每秒10公里到50公里。其化学组成和恒星差不多,质量一般在0.1到1个太阳质量之间,密度在每立方厘米100到10,000个原子[离子]之间,温度为6000k到10,000k,中心星的温度高达30,000k以上。

据估计,行星状星云的寿命平均约为30,000年左右。这类星云出现,象征着恒星已到晚年。在银河系存在期间[大约10--100亿年],将近有10亿到100亿个恒星,经历过行星状星云阶段。因此,这种天体很可能是一种普遍存在的天体。银河系中大部分恒星,很可能都要经过行星状星云而后才"死亡"。根据太阳附近的分布密度(约每千立方秒差距三十到五十个)估计,整个银河系中应该有四五万个,现在观测到的只是其中很小的一部分。

行星状星云呈圆形、扁圆形或环形,有些与大行星很相像,因而得名。这类星云与弥漫星云在性质上完全不同,它们是如太阳差不多质量的恒星演化到晚期,核反应停止后,走向死亡时的产物。这类星云的体积在膨胀之中,最后趋于消散。在行星状星云的中央,都有一颗高温恒星,称为行星状星云的中央星。这是正在演化成白矮星的恒星。

行星状星云的质量在十分之一到一个太阳质量之间,星云中的密度在每立方厘米100-10,000个原子(离子)之间。行星状星云的中心星都是温度很高的(大于等于30000k),星云吸收它发出的强紫外辐射通过级联跃迁过程转化为可见光。行星状星云象征着一颗恒星到了晚年,估计行星状星云的寿命平均为三万年左右,星云气体逐渐扩散消失于星际空间,仅留下一个中央白矮星

行星状星云实质上是一些垂死的恒星抛出的尘埃和气体壳。质量小于太阳十倍的恒星在其演化的末期,因其核心的燃料耗尽,会将其物质外壳抛向宇宙空间。行星状星云的直径一般在一光年左右。

著名的行星状星云有天琴座环状星云等。行星状星云属恒星晚年的结局。其他河外星系中也有行星状星云。如仙女座星系中就已发现300多个行星状星云;大麦哲伦星系中发现400多个行星状星云;小麦哲伦星系中发现200多个行星状星云。

环状星云

环状星云是一颗很有名的行星状星云,它的中心星是一个接近演化终点的白矮星,温度有十万度,而密度非常高。

除了环状的土星外,环状星云(m57)可能是天空中最著名的环状天体了。 这个外观单纯且优雅的行星状星云,可能是我们从地球看出去的视线恰好穿过筒状云气的投影结果,而这团云气是由一颗垂死的中心星所抛出来的。 哈伯传家宝计划的天文学家,使用太空望远镜所拍摄的数张影像制作出这张精彩的高解析照片,影像所选用的色泽是用来标示这团恒星寿衣的温度分布。蓝色代表靠近高温中心星区域的炽热气体,慢慢地转变为较外面也是较低温的绿色和黄色区域,以及最边缘也是最低温的红色气体。 除此之外,在星云的边缘附近,还可以看到许多黝黑的条状结构。 环状星云位在北天的天琴座(lyra)内,大小约为一光年,距离我们约有2000光年远。

哑铃星云

在全天的行星状星云中,狐狸座哑铃星云无疑是最美丽的一个,它列于梅西耶星团星云星表的第27位,故又称m27星云。在行星状星云中它并不是最大的,也不是最亮的。由于较大的行星状星云均比较暗,而最亮的行星状星云又很小,因此狐狸座的哑铃星云就成为最容易观测的行星状星云了。在天箭座γ星以北3°处很容易找到m27。甚至用小望远镜都可以一下子辨认出来。它的赤道坐标为:赤经19时59.6分;赤纬+22°43′(2000.0)。角大小为8′*4′,距离为300秒差距,975光年。

狐狸座哑铃星云是个很美丽的天体。很明亮,视星等为7.6 等。在满布恒星的星空背景中仍显得很突出,它的形状象两个圆锥顶对顶对接起来的哑铃,因此被称为哑铃星云。用口径6 英寸的望远镜观看,显得非常清晰动人。

当用更大的望远镜观测时,能够看到柔和的蓝绿色的光晕包围在“哑铃”的周围。用大望远镜照相观测表明,光晕的长轴方向的方位角为125°,12等的核星很明显地靠近哑铃形的西边缘,不过,天文学家维波注意到那里有几颗和星云并无物理联系的暗星。那颗12等的核星是很难辨认出来的。另外,在哑铃星云以北25′处,仅有一颗5 等星,它就是狐狸座14星。

爱斯基摩星云

爱斯基摩星云又名为ngc 2392,它是天文学家威廉.赫歇尔在1787年发现的,由于从地面看去,它像是一颗载着爱斯基摩毛皮兜帽的人头,所以得到了这种昵称。在2000年时,哈勃太空望远镜为它拍摄了一张照片,发现这个星云具有非常复杂的云气结构,直至现在,这些结构的成因仍然不完全清楚。不论如何,爱斯基摩星云是个如假包换的行星状星云,而影像中的云气是由一颗很像太阳的恒星 在一万年前抛出来的外层气壳。影像中清楚可见的星云内层丝状结构,是强烈恒星风所抛出的中心星物质,而外层碟状区,有许多长度有一光年长的奇特橘色指状物。

猫眼星云

猫眼星云(cat's eye nebula, ngc 6543)为一行星状星云,位于天龙座。这个星云特别的地方,在于其结构几乎是所有有记录的星云当中最为复杂的一个。从哈勃太空望远镜拍得的图像显示,猫眼星云拥有绳结、喷柱、弧形等各种形状的结构。

这个星云是最被广为研究的星云之一,它的视星等为+8.1,拥有高表面光度。其赤经及赤纬分别为17h 58.6m及+66°38',其高赤纬度代表北半球的观测者可较易看到。不少大型望远镜均坐落于北半球地区范围,由于该星云处于接近正北黄极点的位置,在良好天气的情况下,只要在黄极点附近寻找,应该不难找到。

直径方面,较亮的内星云部分直径约为20角秒,其扩张星云晕物质直径约为386角秒(6.4角分)。它的星云晕物质是原有恒星演化为红巨星阶段时喷出的。

根据观测结果,星云主体的密度约为每立方厘米有5,000颗粒子,温度约为8,000 k1,外层星云晕的温度更高,达15,000 k,而密度方面则比内部更低。

星云中央拥有一颗o型恒星,其温度约为80,000 k,光度约为太阳的10,000倍,半径为太阳的0.65倍。据光谱学分析,由于受恒星风的影响,中央恒星的质量正以每秒20兆吨的速度不断流失,相等于每年3.2×10−7太阳质量,恒星风的风力时速为每秒1,900公里。根据计算结果,中央恒星的质量与太阳差不多,约为一个太阳质量,演化前的恒星质量估计约为太阳的五倍。   

其它

下面列出了目前已经发现的一部分行星状星云:

梅西耶的分类          星云和星团新总表          其他命名          昵称                        发现日期                距离地球(光年)  
                                                                     m2-9                喷射星云                 1990年代   
m27                       ngc 6853                                              哑铃星云                  1764年  约1250  
m57                                                                                      环状星云                  1779年  2300  
                                                                      mz3                蚂蚁星云                   1997年7月20日   
                              ngc 2392                                              爱斯基摩星云            1787年  约5000  
                              ngc 6543                                              猫眼星云                   1786年  约3260  
                              ngc 7009                                              土星星云                   1782年   
                              ngc 7293                                              耳轮星云                   1824年  450  
                                                                      mycn18         沙漏星云                   1996年  约8000  
                                                                      crl 2688      蛋状星云                   1996年  约3000  
m76                       ngc 650, ngc 651                              小哑铃星云                1780年   
m97                       ngc 3587                                             猫头鹰星云               1781年   
                              ngc 6537                                              红蜘蛛星云   
                                                                     c 418              螺线图星云               2000  
                              ngc 5189                                              螺旋行星状星云        1835年  3000  

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