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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第十一届博博会在海口举办

  • 湖南攸县:小辣椒铺就乡村致富路

独家策划

推荐阅读
技能是劳动者的重要生产禀赋,是其嵌入生产过程、与生产工具协同的关键点。机械化、电气化和自动化催生了产业革命,建立起机器大生产与标准化流水线。在此情境下,对标准化设备的熟练操作成为劳动者的核心技能,“动手能力”成为技能人才的鲜明标签。
2026-11-13 09:55
由自然资源部、国家发展改革委联合印发的《关于“人工智能+自然资源”的实施意见》日前对外发布。《意见》旨在推动人工智能在自然资源领域规模化、产业化创新应用,服务国土空间规划“一张图”智能化升级。
2026-11-13 01:50
天津农业合成生物与生物智造科创园占地41.4亩,布局创新创业、中试、检验检测等七大功能板块,承担的是“从1到10”的成果转化职能。用谯仕彦自己的话说:“实验室实现‘从0到1’,工厂完成规模化制造,二者中间横亘着中试熟化、工程放大、市场验证等重重关口。这座科创园,就是一座跨越转化难关的桥梁。”
2026-11-13 01:50
知识的创新、传播与应用彼此关联,却承担不同的认知任务。把已有道理向更多人讲清楚,可以扩大知识的社会影响;提出此前尚未形成的科学解释,则可能改变人们对世界的认识。评判人工智能在知识生产中的作用,应区分知识传递的效率与知识创新的增量,并考察其在不同知识活动中承担的任务。
2026-11-13 02:20
该井位于渤海中部海域,紧邻渤海最大的富烃凹陷—渤中凹陷,在火山岩地层中累计钻遇超120米天然气层,完钻井深5770米。经测试,该井日产天然气约80万立方米(约2800万立方英尺),展现了海上超深层火山岩领域广阔的勘探前景,有力推动了渤中凹陷天然气勘探进程。
2026-11-13 02:20
绿色算力既是数字基础设施建设的重要方向,也是清洁能源优势转化为发展动能的现实路径。当前,人工智能技术加快迭代,算力在科技创新和产业升级中的基础作用日益凸显,持续增长的计算需求对电力保障能力和能源利用效率提出了更高要求。
2026-11-12 01:30
把两根绳子接起来量一量,总长就出来了,不必先把两段长度换算成数字再相加。模拟计算走的是这条路:不把问题拆成一条条指令,而是让物理规律直接给出结果。北京大学人工智能研究院孙仲团队牵头,联合意大利米兰理工大学、IBM苏黎世研究院和美国一家公司的研究人员,为正在升温的模拟计算研究提出“现代模拟计算”统一框架。相关论文于近日发表。
2026-11-12 01:30
眼下,重庆市彭水苗族土家族自治县的红薯正值采挖时节,一辆辆轻型卡车在通往种植基地的“产业路”上穿梭,将收获的鲜薯运送到县工业园的重庆乐薯农业有限公司,经过严格的品质检测、清洁和一系列加工程序后,便成了人们常见的红薯淀粉。
2026-11-12 02:05
11月10日,记者从山东省泰安市人民政府新闻办举行的发布会获悉,泰安将科学有序、免费开放部分泰山景区等场地,为国内外机器人企业、科研机构提供实景训练测试条件,同时统筹做好场景供需对接、数据算力支撑、落地服务保障等,推动泰安新型工业化强市建设。
2026-11-12 02:05
当前,全球新一轮科技革命和产业变革加速演进,以生成式人工智能为代表的通用目的技术正从生产端加速向消费端传导。餐饮住宿、文旅出行、养老照护、教育培训、家政美容等服务消费,直接关系到千家万户的日常生活品质。推动人工智能在服务领域深度应用,让前沿技术成果惠及更多消费者,已成为各国促进消费、提升服务业竞争力的共同关注点。
2026-11-12 02:15
全透明光伏发电玻璃可使玻璃幕墙建筑成为分布式光伏电站;新一代柔性太阳能电池阵,能为中国空间站提供电力保障。下一步,我们要高水平推进“中国碳谷”建设,形成创新合力,打通基础研究、技术攻关、产业孵化和品牌塑造全链条。
2026-11-11 09:27
国家卫生健康委、国家医保局、国家中医药局、国家疾控局共同制定印发《关于进一步做好创新药安全合理配备使用工作的通知》,满足群众多元化用药需求,提高疾病治疗效果,保障医疗质量安全。
2026-11-11 01:45
培育和发展新质生产力急需高质量创新人才。高校的独特之处,在于教育、科技、人才要素集聚,它处在科技第一生产力、人才第一资源、创新第一动力的结合点上,也承担着将三者统合起来的制度功能。
2026-11-11 01:45
与其说是AI解出了难题,不如说是人类在AI的协助下拓展了边界。这带来的不仅是解题速度的提升,更是一场深刻的科研范式之变。
2026-11-11 01:45
主动对接国家西部战略和甘肃现代产业体系建设
2026-11-11 01:45
“把技术真正用到生产线上,把产品的附加值提上去,为三峡库区的发展出一份力。”11月7日,重庆三峡医药高等专科学校青年教师黎春红,在重庆国际人才交流大会第四届重庆三峡人才节开幕式上的发言,道出了扎根库区青年人才的共同心声。
2026-11-11 01:45
2026文化科技产业发展论坛9日在湖南长沙开幕,在论坛现场,2026文化科技融合十大典型案例以及20个创新案例发布。
2026-11-10 01:40
访客随手拿起一张,掏出手机或用现场扫码器扫一扫二维码,技术亮点、应用场景、项目负责人信息等全部跃然眼前。厚重的专利卷宗、深奥的学术论文,就这样化作产业人士可以快速读懂的内容。
2026-11-10 01:40
镜头这边,是华东政法大学研支团的黄祖维、常秩豪、杨朗;镜头那头,是云南普洱景东华政附属三合麦地小学的小学生,和新疆喀什巴楚县第二中学的初高中生。500多个孩子,隔着屏幕看进博。这是华政研支团连续第五年开展“云端看进博”,3位讲师刚结束一年支教,曾站在这两处山乡讲台,如今是进博会的“小叶子”。
2026-11-10 02:00
事实上,这并不是镜片行业一次偶然的“乱”。这背后,是标准的缺失与监管模糊地带的长久存在。眼镜虽小,却关乎几亿人的明亮“视”界。近视防控镜片行业信任的“标尺”,不仅应尽快立起来,更要立得牢。
2026-11-10 01:40
加载更多