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

  • 神舟二十二号飞船发射取得圆满成功

  • 2025考研季科技类专业科普行动

独家策划

推荐阅读
《办法》明确,卫星导航定位基准站的建设和运行维护实行统一规划、统一标准、统一监管,以“合理布局、依法备案、资源共享、保障安全”为原则,必须符合国家有关法律法规、技术规范和标准。
2025-11-25 09:43
稳步提升乡村建设水平,包括优化乡村规划布局、推进基础设施提档升级、推动公共服务普惠均等、探索创新乡村建设推进方式等。
2025-11-25 09:40
机器人完成一个后空翻动作,关节转动误差需控制在0.5度以内;医疗植入人体的陶瓷关节,表面粗糙度若超过0.1微米
2025-11-25 03:05
党的二十届四中全会指出,“加快人工智能等数智技术创新,突破基础理论和核心技术,强化算力、算法、数据等高效供给”。
2025-11-25 03:05
11月24日,中国科学院国家空间科学中心召开空间科学先导专项最新亮点成果发布会,集中发布了空间科学卫星任务在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的系列重大科学突破。
2025-11-25 03:05
随着人工智能技术的飞速发展,各个领域都在发生深刻变革,教育系统也刮起了AI风。
2025-11-25 03:05
燕矶长江大桥是亚洲首个专业货运枢纽机场——鄂州花湖国际机场的重要配套工程,是鄂黄第二过江通道的重要组成部分。
2025-11-24 09:02
11月23日,由中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办的第二十二届中国国际半导体博览会在北京开幕。
2025-11-24 03:15
从国家管网集团西部管道有限责任公司获悉,截至11月21日,我国最长原油管道——西部原油管道实现安全平稳运行18年,累计输送原油超2亿吨。
2025-11-24 03:15
作为中国和南非两国合作推动科普教育的重要实践,中国科学技术馆与南非Sci-Bono科学中心合作建设的“倾听科学空间”21日正式向公众开放。逾百嘉宾和观众到场体验。
2025-11-24 03:15
为AI4S领域培养兼具理论素养与产业落地能力的复合型人才,同时助力企业技术创新与行业生态构建。
2025-11-24 03:15
2025年度“十大”科普热词从科技、文化、社会等维度,综合勾勒出2025年我国科普事业发展、科技前沿动态、科学传播与社会文化融合的整体态势和核心方向。
2025-11-21 15:11
枫清科技与麒麟软件达成战略合作,双方将围绕AI技术创新、产品研发、市场拓展等方面开展深度合作,共同推动信创产业生态的完善与发展。
2025-11-21 13:13
走进国家重要野生植物种质资源库辰山中心种子冷库,零下20摄氏度的寒气扑面而来,一排排整齐编号的收纳容器中,是进入“深度睡眠”状态的各类野生植物种子。
2025-11-21 09:53
小雪时节,容易发生感冒、皮肤干燥、关节疼痛及咳嗽等不适,大多因为寒燥外袭、津液失调。
2025-11-21 09:52
当前,关于精神疾病与心理治疗,公众还有哪些常见误解?带着这些问题,本报记者采访了北京安定医院多位专家。
2025-11-21 09:49
2023年11月,“天衍”量子计算云平台正式发布,截至目前,访问量已突破3700万次,覆盖海内外60多个国家和地区的用户,实验任务数超过270万个。
2025-11-21 09:47
20日,记者从南京大学获悉,该校沈树忠院士团队的侯金波博士等人记录了湖北省通山县一处距今约5.4亿年的埃迪卡拉纪化石宝库,并将其命名为“通山特异埋藏化石库”。
2025-11-21 09:38
完成第一阶段6G技术试验,形成超过300项关键技术储备,资本加速布局6G生态……尽管6G网络预计将在2030年开始部署,但我国6G产业布局正加速铺开,呈现政策护航、技术攻坚、资本活跃的特征。
2025-11-20 09:11
谷山梁3吉瓦/12.8吉瓦时储能电站项目建成后,每年预计可向电网输送36亿千瓦时的清洁能源电力。“独立新型储能电站放电时为发电企业,充电时视同电力用户,电网的峰谷电价价差形成利润空间,吸引企业投身于此。
2025-11-20 09:11
加载更多