什么是星云? 它是如何形成的?

星云,顾名思义,它是一种“云”,类似地球天空中的“云”。这里的星云指的就是从地球看去,深空中有一片类似地球大气中的“云”状物质。实际则在“星”这个字中体现出来,这一片是恒星的诞生区域。本文将为您简单介绍一下“星云”在天文定义上的概念。

螺旋星云(也称为NGC 7293)是一个位于宝瓶座的行星状星云.图: NASA, NOAO, ESA, the Hubble Helix Nebula Team, M. Meixner (STScI), and T.A. Rector (NRAO)

星云概念的简述

星云是由尘埃,氢,氦和其他电离气体构成的星际云。最初,星云的定义是任何弥散天体的总称,包括银河系以外的星系。例如,仙女座星系曾被称为是仙女座星云(以及螺旋星系,一般称为“螺旋星云”),在这之前,大约在20世纪初,由Vesto Slipher,Edwin Hubble等人才证实了星系的本质。

 

大多数星云都是非常庞大的,有些星云的直径可以达到数百光年。猎户座星云是天空中最为明亮的星云,它占据了满月直径两倍的区域,可以用肉眼直接在地球上看见它,不过遗憾的是早期天文学家却没有看见它。尽管星云的密度比周围的空间要大,但大多数星云的密度远低于地球上产生的真空——一个像地球一样大小的星云的总质量只有几千克。许多星云由于内嵌的热恒星所产生的光芒而使得地球上的人类可见,而其他星云则非常弥漫,只能通过长时间的曝光和特殊的过滤器才能探测到。有些星云是由金牛T变星照亮的。星云通常是恒星诞生的区域,例如鹰星云,这个星云刻画出NASA最著名的影像,即创生之柱。在这些区域中,气体、尘埃和其他物质会“聚集”在一起并形成更密集的区域,这些区域会吸引更多的物质,并最终变得足够密集以形成恒星。剩下的物质被认为会形成行星和其他行星系天体。

 

鹰星云的创生之柱。图片来自:Credit: NASA, Jeff Hester, and Paul Scowen

 

 

星云是如何形成的?

星云有多种形成机制。有些星云是由星际介质中的气体形成的,而另一些则是由恒星产生的。前者的例子是一种庞大而宽广的分子云,并且它在星际气体中需要处于最冷、最密集的相位,可以通过更多扩散气体的冷却和冷凝而形成。后一种情况的例子是行星状星云,它是由恒星在其演化后期“吹出”的物质形成的。

 

恒星形成区域是一类与巨大分子云相关的发射星云。这些形式的分子云在自身重量的作用下崩塌,并开始形成原恒星。大质量恒星有可能是在其中心形成的,它们的紫外线辐射会将周围的气体电离,使得它们可见于光学波长下。围绕大质量恒星的电离氢区域被称为H II区域,而围绕H II区域的中性氢壳层被称为光解离区域(或光子控制区域,或PDRs)。目前观测到的恒星形成区域的例子是猎户座大星云(M42)、玫瑰星云和欧米茄星云(M17)。来自恒星形成的反馈,如大质量恒星的超新星爆炸、恒星风或大质量恒星的紫外线辐射,或者来自小质量恒星的流出,可能会破坏星云,甚至在数百万年后摧毁整个星云的结构。

 

然而其他星云则是超新星爆炸的结果,这是大多数短暂生命恒星的死亡结果。从超新星爆炸中释放出来的物质随后会被其能量和核心产生的致密物体所电离。其中一个最好的例子是金牛座的蟹状星云。这一超新星事件被记录在公元1054年,并将其标记为SN 1054。爆炸后产生的致密物体位于蟹状星云的中心,现在它的核是一颗中子星。

 

还有其他星云也会形成行星状星云。这些都是低质量恒星生命的最后阶段,就像太阳一样。当恒星质量高达8-10倍太阳质量的时候,恒星就会演变成红巨星,并在其大气脉动期间慢慢失去其外层。当一颗恒星失去了足够的物质(质量)时,它的温度就会升高,它所发出的紫外线辐射会电离周围它所抛弃的星云。 太阳以后的命运也是如此,太阳在接近其生命的最后阶段时,就会产生一个行星状星云,最后太阳将变为一颗白矮星,亮度和温度都将慢慢变弱,直到消失在宇宙中。

 

三角座的发射星云:Garren Nebula NGC 604。图片来自:NASA, Hui Yang University of Illinois ODNursery of New Stars

 

参考资料

1.WJ百科-英文版(Nebula

2.Formey, Johann Heinrich Samuel (1765).

 

文章作者:零度星系(天文在线)

审核人员:北极光

最终审核:零度星系

编辑用时:2018年09月27日-2018年09月28日

审核用时:半个小时

最后更新2018年12月6日星期四

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全文排版:天文在线(零度星系)

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