天文地理:什么是星云?
星际物质与天体演化密切相关。观测证实,星际气体主要由氢和氦组成,与恒星相同。人们甚至怀疑恒星是由星际气体“凝聚”而成的。星际尘埃是一种小型固体物质,由碳化合物、氧化物等组成。
星际物质在太空中的分布并不均匀。在引力的作用下,有些地方的气体和尘埃可能会相互吸引,变得稠密,形成云。人们形象地称它们为“星云”。根据形态,银河系中的星云可分为弥散星云和行星状星云。
星云的类型
1.黑暗星云
明亮的弥散星云之所以明亮,是因为它被一颗或几颗明亮的恒星照亮。如果气体尘埃星云附近没有明亮的恒星,那么该星云将是黑暗的,即暗星云。
在拥有致密恒星和明亮弥散星云的星系中可以找到暗星云,因为它们既不发光也不反光,但会吸收和散射来自背后的光。
2.超新星遗迹
超新星遗迹也是一种完全不同于弥散星云的星云,是由超新星爆发后抛出的气体形成的。像行星状星云一样,这种星云的体积不断膨胀,最终趋于消散。
最著名超新星遗迹是金牛座的蟹状星云。它是1054年爆发的银河系中一颗超新星的遗迹。在这个星云的中心发现了一颗中子星,但是因为它非常小,所以用光学望远镜看不到。发现它是因为它的脉冲无线电波辐射,理论上确定它是一颗中子星。
3.弥漫星云
弥散星云就像它们的名字一样,没有明显的边界,经常呈现不规则的形状,就像天空中的云一样,但它们通常是通过望远镜观察到的,其中许多只有通过天体相机的长时间曝光才能显示出它们的美丽。它们的直径大约有几十光年,平均密度为每立方厘米10-100个原子(实际上这比实验室里得到的真空要低很多)。它们主要分布在银道面附近。更著名的弥散星云是猎户座星云和马头星云。弥漫星云是由一颗或几颗明亮恒星周围的星际介质聚集而成的明亮星云,这些恒星都是刚刚形成的年轻恒星。
4.行星状星云
行星状星云呈圆形、扁圆形或环形,其中一些与大行星非常相似,因此得名。它看起来有点像一个喷溅的烟圈,中心是空的,通常有一颗明亮的星星。恒星不断向外抛出物质,形成星云。可见,行星状星云是恒星晚年演化的结果。比较著名的有宝瓶座螺旋星云和天琴座环状星云,它们在性质上与弥漫星云完全不同。它们是具有太阳质量的恒星演化到晚期,核反应停止时死亡的产物。这种星云的体积不断膨胀,最终趋于消散。在行星状星云的中央,有一颗被称为行星状星云中央星的高温恒星。这是一颗正在演化成白矮星的恒星。
星云的组成
星云是由宇宙中的尘埃和气体形成的,主要成分是氢。简单来说,可以分为发射星云、反射星云、暗星云和行星星云四大类。
发射星云
发射星云被附近的热恒星激发,这些恒星发出的紫外线会电离星云中的氢(Hii区域),使其发光。天空中有许多众所周知的发射星云,如M42猎户座星云,其视觉星等为4,肉眼可见。它距离我们1600光年,直径30光年。利用小口径望远镜,我们可以很容易地观测到气体的情况以及其中心的四分体(用大口径望远镜可以看到六个),它形成于猎户座星云的中心。
反射星云
反射星云不同于红色发射星云。反射星云通过反射附近恒星的光来发光,这种光是蓝色的。反射星云的光度相对较暗。一个容易观察到的例子是金牛座M45七姐妹星团周围的反射星云。在一个没有月亮、透明度很高的夜晚,通过望远镜可以看到整个星团被一个淡蓝色的星云包裹着。
暗星云
暗星云本身是不发光的,里面也没有恒星,但却能被发现,因为它挡住了背景星云或恒星的光,从而向我们展示出来。几个著名的暗星云,比如南方的煤袋星云和北方猎户座的马头星云(B33)。业余天文学家认为马头星云是深空天体视觉观测的终极。在香港观测过马头星云的天文学家不超过十位。原因是,要看到它,你必须使用大口径望远镜。
行星状星云
与前面提到的三类星云不同,行星状星云是恒星晚年的产物。通过望远镜观察,大部分行星状星云都是类似行星的圆盘状,但与行星无关。
当低质量恒星进入老年期后,会膨胀成红巨星,膨胀到一定程度后,会再次向内坍缩。在这个过程中,一些物质会不断向外膨胀形成气体壳层(我们称之为行星状星云),中心会形成一颗白矮星。行星状星云的“寿命”很短,通常这些气体壳会在数万年内逐渐消失。并不是所有的行星状星云都是圆形的,有些行星状星云的形状非常独特,比如福克斯的M27哑铃状星云和英仙座的M76哑铃状星云。
本世纪初,类似云的天体也被称为星云。但现在我们知道,它们实际上是比那些星云离地球更远的巨大恒星系统。我们的银河系也是数以亿计的已知恒星系统之一。一个典型的恒星系统跨度约10万光年。
由气体和尘埃组成,除了少数,大部分星云只能通过望远镜才能看到,望远镜中外观像云的天体。
有亮星云和暗星云,亮星云反射附近的星光或受激发发光;黑暗星云吸收了身后的星光。它们看起来像明亮背景下的黑暗星云,但本质上是一样的。
由气体和尘埃组成的星云。
猎户座星云