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2017-08-08

[高中天文地理]最美星云:蝴蝶星云的形成原因

蝴蝶星云——美丽的翅膀


  这张蝴蝶星云(又称双喷流星云)的照片是利用哈勃望远镜拍摄的,它拥有明亮而且异常丰富的色彩,这恰恰说明这个星云的组成是相当复杂的。在天文地理君下载的这张照片中,我们很容易就可以看出这个星云的外壳和它的内部的“疙瘩”,这两个“疙瘩”是由正在膨胀着的气体组成的。两个像彩虹一样的“翅膀”由中心的恒星系统开始向两边延伸,同样,在翅膀延伸的方向上,两股巨大的喷流被以每小时上百万公里的速度喷射出来。
 

哈勃望远镜拍摄的蝴蝶星云
 

  哈勃望远镜拍摄的蝴蝶星云


  除了蝴蝶星云之外,这张照片还有其他很多名字,其中有一个听起来不那么有美感的名字,叫PN M-29。名字中的M是来自于一位德裔美籍天文学家的名字——鲁道夫·闵可夫斯基(Rudolph Minkowski),他在1947年发现了这个星云,而PN表示这个星云属于行星状星云。


  星云中灼热的气体壳清晰可见,并且正在扩张,这意味着它是一颗中等质量恒星晚年爆炸后的产物。这颗恒星抛射了它的外壳,并且这些外壳被中心的天体所照亮,这意味着星云的中心一定还存在着明亮的天体。确实是这样的,它其实不仅仅是一个行星状星云,而且是一个双极星云(中心有两个天体)。


  对于普通的行星状星云来说,其中心只有一个天体,而双极星云有两个天体,是一个二元恒星系统。天文学家们发现,在这个星云的中心,有两个与太阳差不多大小的恒星,较小的一个质量在0.6到1.0个太阳质量之间,它是一颗白矮星;而较大的那个在1.0到1.4个太阳质量之间,它正好到达了它的晚年,并且开始向太空中抛射气体。


  蝴蝶星云之所以有像翅膀一样的形状,很可能是因为中心天体的相互绕转造成的。 我们认为,白矮星在绕着年老的恒星运动,这种运动使得年老恒星喷出的气体被推到两个相反方向上,这使得气体无法均匀地在太空当中扩散。然而,天文学家也在 争论,是不是所有的双极星云都是因为中心存在一个双星系统造成的。另外,这个星云的“翅膀”还在膨胀当中,天文学家通过测量它们膨胀的速度,计算出了这个 星云诞生于1200年前。


  在“翅膀”的内部,两边各有一片蓝色的区域,他 们开始于内部的双星系统并且向外延伸。与星云本身彩虹般的颜色相比,这两片蓝色区域显得稍微暗淡了些,这实际上是两股剧烈的喷流,其速度超过每小时一百万 公里,这种喷流也是中心双星系统相互作用的结果。另外,它们也在缓慢改变着自己的方向,中心双星系统的重力正在驱动着这两股慢慢地穿过两边的“翅膀”。


  中心的两颗恒星大约每一百年相互绕转一周,一方 面,这种绕转创造了星云美丽的翅膀和内部强烈的喷流,另一方面,双星系统中的白矮星也在吸积其伴星的气体并在自己周围形成一个吸积盘,这个吸积盘足有冥王 星轨道的15倍大。但是,尽管这个吸积盘大得难以置信,我们还是很难从哈勃拍的照片中看到它,这是因为这个星云距离我们太远了。


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