新的哈勃数据有助于揭示环形星云的真实形态

时间：2021-05-23 13:52:05 来源：

在这张合成图像中，美国宇航局哈勃太空望远镜的可见光观测与来自亚利桑那州地面大型双筒望远镜的红外数据相结合，形成了著名的环形星云的壮观景色。

通过将哈勃太空望远镜的数据与地面望远镜的红外数据结合使用，研究人员能够查看环形星云的真实形状并构建精确的3D星云模型。

环形星云的独特形状使其成为天文学书籍的流行插图。但是，美国宇航局哈勃太空望远镜的新观测结果显示，发光的气体罩围绕着一颗老的，垂死的，类似太阳的恒星，揭示了一种新的变化。

田纳西州纳什维尔范德比尔特大学的罗伯特·奥德尔（C. Robert O’Dell）说：“星云不像百吉饼，而是像果冻甜甜圈，因为中间充满了物质。”他领导的研究团队使用哈勃望远镜和几台地面望远镜获得了标志性星云的最佳视图。这些图像显示的结构比天文学家曾经认为的更为复杂，并已使他们能够构建最精确的星云3-D模型。

O’Dell说：“有了哈勃望远镜的细节，我们看到的形状与历史上曾被认为是经典星云的形状完全不同。”“新的哈勃观测显示星云更加清晰明了，我们发现事情并不像我们以前想象的那么简单。”

环形星云距地球约2,000光年，跨度约为1光年。星云位于天琴座，是业余天文学家的热门目标。

这个行星状星云的简单，优美的外观被认为是由于视角的缘故：我们从地球上看到的景象直视实际上是一桶桶形的气体云，它被垂死的中央恒星耸了耸肩。靠近中心恒星的炽热蓝色气体在更远的距离逐渐被逐渐变冷的绿色和黄色气体所取代，而沿着外部边界的最冷的红色气体则逐渐消失。

几台望远镜先前的观测发现了环中央区域的气态物质。但是，哈勃机敏的宽视野相机3的新视野更详细地显示了星云的结构。O’Dell的小组建议将戒指环绕在橄榄球形的蓝色结构上。结构的每个末端都从环的相对两侧伸出。

星云向地球倾斜，因此天文学家可以看到环的正面。在哈勃图像中，蓝色结构是氦气的辉光。白矮星的辐射，即环中心的白点，激发了氦的发光。白矮星是太阳般恒星的恒星残留物，该恒星耗尽了氢燃料，并排出了外层气体，在重力作用下坍塌成紧凑的物体。

O’Dell的团队对哈勃在环内缘上嵌入的深色，不规则结的浓密气体的详细哈勃视野感到惊讶，这些结环看起来像自行车轮辐。这些气态触角是在将热气膨胀成先前由厄运之星喷射出的冷气时形成的。恒星更容易抵抗恒星发出的紫外线波的侵蚀。哈勃的影像使团队能够将结点与明亮的主环周围的光的尖峰进行匹配，这是阴影效果。天文学家在其他行星状星云中也发现了类似的结。

所有这些气体都是在大约4000年前由中央恒星排出的。最初的恒星比我们的太阳重几倍。在数十亿年的时间里，它的核心将氢转化为氦气，这颗恒星开始用尽燃料。然后它的大小迅速膨胀，变成了红色巨人。在此阶段，由于聚变反应开始消失，恒星将其外部气态层排入太空并开始坍塌。来自垂死恒星的紫外线喷涌而出的气体激发了气体，使其发光。

外圈是在运动快的气体撞击运动慢的材料时形成的。星云以每小时43,000英里的速度扩张，但中心的移动速度快于主环的扩张。O’Dell的小组通过将新的哈勃观测资料与1998年进行的哈勃研究进行比较，测量了星云的膨胀。

环形星云将继续扩展10,000年，这是恒星寿命的短暂阶段。直到它与星际介质融合，星云才会变得越来越微弱。

研究环形星云的命运将提供对另外60亿年太阳死亡的洞察力。太阳没有环形星云的祖先恒星那么大，因此它不会有一个华丽的结局。

O'Dell说：“当太阳变成白矮星时，它喷射出外部气态层后，加热速度会更慢。”“一旦材料变热到足以照亮气体的程度，它就会离它更远。更大的距离意味着太阳的星云会更暗，因为它的延伸范围更大。”

在分析中，研究小组还从亚利桑那州格雷厄姆山国际天文台的大型双筒望远镜获得了图像，并从墨西哥下加利福尼亚州的圣佩德罗·玛蒂尔天文台获得了光谱数据。