点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说

来源:光明网2020-06-11 09:43

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  大家好,我是中科院国家天文台的赵斐。今天,让我们一起揭开星云的美丽面纱。

  大自然不仅是一名工程师,更是一位艺术家。

  上一期中我们领略了它如何精妙的构造出了我们的家园银河系;这一期,我们将一起探讨宇宙中最具艺术感、颜值最高的天体——星云。

  我们肉眼能够看到的满天繁星,除了水、金、火、木、土五颗行星之外,都是银河系中的恒星,在我们观测者眼中它们都是点光源。然而,有一种天体在我们望远镜中的成像则呈现出弥散的面状结构,它们形态各异,变化万千。早期人们用“星云”一词来泛指这种具有扩散形状的天体(其中还包括了部分彗星、星团以及河外星系)。“星云”源自拉丁语的nebulae ,原意是“云”,外形上它们确实犹如白云一样展现出了丰富的形态变化,给人以美感和震撼,例如以植物命名的玫瑰星云;以动物命名的猫爪星云、以人物命名的女巫头星云等等。

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说

图1:从左到右分别为玫瑰星云、猫爪星云和女巫头星云。图片来源:Andreas Fink, 2012;George Varouhakis;Noel Carboni。

  通过现代的天文观测手段,我们已经知道,星云是宇宙中由于引力束缚而聚集在一起的星际气体、尘埃和等离子体的集合。星云的尺度大约为3光年到300光年,其平均密度一般约为每立方厘米几十到几百个原子。星云的内部往往包裹着高温致密的天体(新生的恒星或死亡的恒星),它们向外辐射出高能的光子会将这些外围气体电离,从而发射出包括可见光在内的各个波段的辐射,形成了绚烂多姿的星云图案。星云的“颜色”取决于它的化学组成和被电离的程度,由于星际间气体的成分绝大部分是在相对较低能量下就能电离的氢,所以许多星云的颜色都是偏红色的。如果有更高的能量能造成其他元素的电离,那么就会呈现出绿色和蓝色等等。

  天文学家将这些五彩斑斓、形态百变的星云按形态的不同主要分为了三种主要类型,它们分别是:弥漫星云、行星状星云和超新星遗迹。

  1. 弥漫星云

  这种星云没有规则的形状,也没有明显的边界,平均直径大约为几十到几百光年。在弥漫星云的范畴中最为主要的是发射星云和暗星云。发射星云一般位于恒星形成区(也称为HII区或电离氢区),其中的气体和尘埃在引力作用下向凝聚中心塌缩,新一代的恒星就在这些区域中形成。这些年轻的恒星发出高能的紫外波段辐射,使外层的气体发生电离。最著名的发射星云是猎户座大星云,它是银河系中一个典型的恒星形成区,大量年轻的恒星正在其中孕育和诞生。

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说

图2:猎户座大星云(M42,NGC1976)。图片来源:NASA, ESA, M. Robberto

  暗星云是本身不会发光的一种星云,它由浓密的气体和尘埃组成,从而使这类星云具有较大的密度,大到足以遮挡后方的发射星云或背景恒星。最著名的暗星云当属马头星云。马头星云主要是由浓厚的尘埃组成,从地球的方向看去,黑暗的尘埃和旋转的气体构成的形状犹如马头。衬托它的背景为明亮的发射星云IC 434。

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说

图3:马头星云(Barnard33)。图片来源:European Southern Observatory

  2. 行星状星云

  行星状星云是质量较小的恒星演化至老年的红巨星阶段后,其外层气体壳层向外膨胀并同时被电离,从而形成的向外扩展状的发射星云。虽然它的名字里有“行星”二字,但其实与行星毫无关系,只是最初天文学家发现这种星云的轮廓大多呈圆形,直观上看与行星类似。著名的猫眼星云和环状星云就是行星状星云的典型代表。

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说  

图4:猫眼星云(NGC6543)与环状星云(M57)。图片来源分别为:J.P.Harrington and K.J. Borkowski (University of Maryland), and NASA;The Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA)

  3. 超新星遗迹

  如果说上述的行星状星云来自恒星“缓慢”的死亡过程,那么超新星遗迹则是恒星“剧烈”毁灭后的产物。它是超新星爆发时抛出的物质在向外高速膨胀的过程中与星际介质相互作用从而形成的云状或壳状的延展天体,也属于发射星云。我们最熟悉的超新星遗迹是蟹状星云,它对应的超新星正是由我国宋代所记载的1054年突然变亮的“天关客星”。

太阳系外漫游②:揭开星云的美丽面纱 | 观天者说

图5:蟹状星云(NGC 1952)。图片来源:NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University) -HubbleSite

  当我们欣赏这一幅幅美丽的星云图像时,你可曾想到,它们所展现的美正是来自恒星演化中生生不息的循环,那些由上一代恒星深处的热核反应所形成的各种元素,在恒星死亡之时被抛向深空,这些物质形成了绚丽的产物——星云。而星云又将作为原材料,在时间的长河中去形成下一代恒星。我们每个人身体里的每个原子,都来自恒星的死亡与再生的轮回过程。

  如果恒星的一生是一首交响乐,那么星云既是它壮美的终章,又是它华丽的序曲。我们对星云的研究,贯穿着恒星的诞生与死亡,它将为人类打开一扇窗,通往理解天体演化和物质循环的终极规律。

  我们今天的故事就讲到这里,下期我们将走出银河系,去看看其他星系和星系团。下期见,来自星云的你。

  主讲人简介:赵斐,理学博士,中国科学院国家天文台助理研究员。主要从事系外行星搜寻与宜居性研究。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 迎接英雄回家

  • 上海首条穿越长江的轨道交通工程实现全线轨道贯通

独家策划

推荐阅读
2026年“5·18国际博物馆日”,首都博物馆将推出年度重磅展览——“玉米·黄金·美洲豹:玛雅与安第斯古代文明大展”,约800件珍贵文物将亮相,带观众走进美洲古代文明。
2026-04-22 09:41
中国气象局日前发布首批珍贵一级气象档案名录。中国气象局气象档案馆收藏的“1885—1944年猴矶岛海关气象月总簿”、天津市气象档案馆收藏的“1890—1931年英租界工部局工程处测候所气象统计表”、辽宁省气象档案馆收藏的“1951年中央人民政府人民革命军事委员会气象局全国气象工作会议合影(照片)”等59组气象档案被纳入首批珍贵一级气象档案名录。
2026-04-22 09:40
环节动物是地球上物种最丰富、生态分布最广的动物门类之一。现生的环节动物传统上分为多毛类(如沙蚕和浮蚕)、寡毛类(如蚯蚓)和蛭类(如蚂蟥)。
2026-04-22 09:39
近年来,随着人工智能、机器人等技术的飞快发展,我国自主研发的人形机器人“行者泰山”“天工”“青龙”等频频“破圈”。
2026-04-22 09:31
《报告》展望,未来10年,我国粮食和重要农产品综合生产能力将显著增强,多元化食物供给体系将更加完善,农产品供需将迈向高水平动态平衡新阶段。
2026-04-22 09:29
记者从生态环境部获悉:近日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将高精度温室气体综合探测卫星发射进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。
2026-04-21 10:34
中医药是中国古代科学的瑰宝,凝聚着中华民族几千年来的健康养生理念及实践经验。“十五五”规划明确提出,要“推进中医药传承创新”,法治作为治国理政的基本方式,能够为中医药传承创新提供坚实保障。要充分发挥法治的固根本、稳预期、利长远作用,以高水平法治赋能中医药传承创新,让中医药这一千年瑰宝在时代浪潮中焕发新的生机与活力,为健康中国建设注入强劲动能。
2026-04-21 10:31
当下,春播春管自南向北次第展开,正是决定一年收成的重要时节。广袤田畴上,各地各部门抢抓农时促生产,科技气息漫遍阡陌,一幅生机盎然的春景图全面铺展。向科技要产能,以智慧启春耕,农业新质生产力在田野间落地生势,成为做好春播春管的底气。
2026-04-21 10:29
网络上针对牛奶到底能不能空腹喝的讨论从不曾停止。如果你空腹喝牛奶后,半小时到两小时内出现腹胀、肚子咕咕叫、排气、腹泻,那很可能是乳糖不耐受。空腹喝牛奶不会“伤胃”,反而可能“养胃”。
2026-04-21 10:26
安徽合肥的科大国盾量子技术股份有限公司内,展出了各类量子移动安全应用产品。合肥近年来不断强化“沿途下蛋”机制,通过企业、资本、科技的融合,助力大科学装置诞生科技成果,并让其孵化走向市场。
2026-04-21 10:25
正值春耕关键期,河南滑县的万亩麦田里,种粮大户不再需要徒步巡查耕地,只需轻点手机,卫星遥感图便将田块边界、墒情分布与作物长势清晰呈现。
2026-04-20 09:51
在苏州大学江苏省先进负碳技术重点实验室,纳米科学技术学院博士生郁操正操作X射线光电子能谱仪,分析一块特殊的测试样品。张晓宏表示,学校将继续深化“学术大师+创新团队”模式,完善交叉课程体系,培养出更多能服务地方产业、对接国家战略、为新质生产力助力的拔尖创新人才。
2026-04-20 09:47
绿色设计不仅是实现碳达峰、碳中和目标的关键工具,更是推动产业转型升级、培育新质生产力的源头性驱动力。“十五五”规划纲要明确提出:“鼓励企业提高绿色设计和制造水平,降低产品全生命周期能源资源消耗和生态环境影响。
2026-04-20 09:44
当前,全球具身智能产业进入从实验室研发到产业化落地的关键跃升期,成为大国科技博弈的重点领域。具身智能产业横跨人工智能、高端制造、新材料、电子信息等多元领域,唯有系统集成、协同创新才能释放最大效能。
2026-04-20 09:43
飞机即将着陆,一位怀抱婴儿的年轻妈妈突然求助——她头晕、想吐。这本书是谭先杰沉淀十多年的健康传播实践心得,也是他投身医学科普以来,对“如何做好健康科普”进行的系统性梳理。
2026-04-20 09:54
4月10日,国家网信办、国家发展改革委、工业和信息化部、公安部、市场监管总局联合公布《人工智能拟人化互动服务管理暂行办法》,自2026年7月15日起施行。”  郑庆华表示,同济大学正在推进人工智能伦理、算法治理与安全测评研究,重点攻坚用户极端情境识别、情感边界引导、未成年人身份识别等关键技术。
2026-04-20 09:47
4月19日7时30分,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松鸣枪开跑,人形机器人与人类跑者同时从起点出发。也有专家提醒,人形机器人正步入以场景落地为核心的攻坚期,大规模量产与普及仍面临诸多挑战。
2026-04-20 09:45
记者16日从中国科学院国家空间科学中心获悉,来自该中心等单位的科研人员,通过三维数值模拟首次揭示,月球内部的金属月核在“感受”到太空磁场突变时,会像电磁感应一样产生感应电流和感应磁场,这股力量会挤压月球周围的太阳风,在月球两侧边缘形成一道特殊的“压缩带”。这项研究不仅揭示了月球导电内核在太阳风与月球相互作用中的重要作用,也为未来探测月球内部结构提供了新依据。
2026-04-17 10:30
据中国载人航天工程办公室消息,北京时间2026年4月17日01时36分,经过约5.5小时的出舱活动,神舟二十一号乘组航天员张陆、武飞、张洪章密切协同,在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下,圆满完成空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。
2026-04-17 10:30
今年4月17日是第三十八个世界血友病日,主题为“诊断是关怀工作的第一步”。我国血友病患者诊疗现状如何?如何早识别、早干预?患者在日常生活中如何做好管理和防护?
2026-04-17 10:21
加载更多