正在阅读: 星云:见证恒星的生与死

星云:见证恒星的生与死

2019-01-10 09:26来源:科技日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  锥状星云位于距离地球2500光年的麒麟星座,其庞大的尘埃柱内正在孕育新生的恒星。NASA

  天文词典

  功能强大的哈勃太空望远镜不但为天文学家们揭开宇宙万物的奥秘提供了观测数据,还产生了不少视觉效果令人窒息的太空美图,使广大公众能够透过这些图片领略太空中的壮美景象。在这些美图之中,“创生之柱”是其中最为人所知的一副。在照片中,鹰星云中的气体和尘埃形成了三个手指状的柱形结构,有如巍峨的高山一般耸立在太空之中。那么,星云到底是什么?它和恒星的生和死有什么关系?

  天空中的光斑

  星云是由星际空间的气体和尘埃结合成的云雾状天体。它的体积比恒星大,密度又非常稀薄。和呈现一个光点的恒星不同的是,星云是天空中的一团光斑。猎户座大星云等比较明显的星云,通过肉眼就可以辨认出来。随着望远镜在近代被投入使用,有越来越多的这类光斑被发现。

  限于观测水平,人们曾将星云与星系混淆。著名哲学家康德曾经用“岛宇宙”的概念对所谓的星云进行解释。随着更大口径的望远镜被逐步投入使用,人们发现有些光斑状的天体的确可以分解成一颗颗恒星,和康德预言的现象一致。但有些光斑状天体却无论如何也分解不开。天文学家赫歇尔由此推断,那些无法分解开的天体可能是由大团气体组成的,即星云。而那些能分解成一颗颗恒星的岛宇宙,实际上是遥远的星系。

  真正揭开星云本质的,是英国天文学家哈金斯。他发现,那些无法分解成恒星的光斑状天体的光谱中具有许多发射线,即只有某些波段的光信号较强,而其他大部分波段的光信号则都比较弱。这和恒星的光谱特征有着显著的不同。在恒星的光谱中,只有某些波段的信号较弱,而大部分波段的光信号都比较强,呈现出一些吸收线。无法分解成恒星的光斑状天体,其光谱特征与稀薄气体的光谱特征较为接近,因此星云实际上就是太空中的一团发光气体。

  新生恒星的温床

  按照人们目前对星云的认识,可以将其分为弥漫星云、行星状星云和超新星遗迹星云。弥漫星云的形状各异,质量在太阳质量的10倍到1000倍之间,占据的空间范围平均为几十光年。按照发光特性的不同,又可以将弥漫星云分为发射星云、反射星云和暗星云。这几种星云本身在物质组成和结构特征上并没有明显的差异,而其发光特征的不同来源于附近恒星的差异。

  在星云中,氢离子和电子总是试图结合成为中性的氢原子。如果星云内部或附近恰好存在一颗温度较高的恒星,那么恒星发出的强紫外辐射将会将中性的氢原子重新拆散成氢离子和电子。氢原子形成和拆散的过程最终会达到平衡,即一定时间里复合和拆散的氢原子数一样多。氢原子复合的过程会发出可见光,使发射星云发光。

  而反射星云附近的恒星温度较低,紫外波段的辐射不足以激发星云中的物质发光。反射星云发出的光来自于星云中的星际尘埃对附近恒星光线的散射。暗星云附近则没有明亮的恒星,气体本身不发光,尘埃也无法反光,在身后亮背景的衬托下,显示出黑暗的轮廓。

  弥散星云可以成为新恒星诞生的温床。质量很大的星云会在自身的引力作用下经历收缩、密集和升温的过程。当星云的质量很大时,密度足够大的星云区收缩的更快,导致星云瓦解成若干个中等星云。如此的过程在中等星云中重复后,中等星云将继续瓦解成一些更小的星云。这些小星云吸引着周围的气体和尘埃逐步聚集,自身温度也随之升高,最终形成了恒星的“胚胎”——原恒星。在“创生之柱”中,人们已经发现了若干个原恒星,表明恒星产生的过程正在鹰星云中生生不息地进行着。

  死亡恒星的遗迹

  虽然和恒星蓬勃诞生的弥散星云同属星云家族,但行星状星云是恒星演化到生命晚期所产生的遗骸。当恒星内部的核能衰竭之后,恒星内层物质在引力的作用下收缩成体积小、密度大、温度高的白矮星,而外壳则向外喷发,形成体积大、密度小的行星状星云。由于行星状星云看似具有行星的外形和颜色,因此被最早研究它的天文学赫歇尔冠以现在的名称。但实际上,行星状星云和真正的行星基本没有联系。行星状星云的寿命只有一万年左右。随着时间的推移,行星状星云还将继续膨胀,变得愈发稀薄,最后完全消失。

  超新星遗迹也是恒星死亡留下的残骸,但在物理特性上与普通的行星状星云有所不同。质量较大的恒星,在演化到晚年时,会以超新星爆发的方式结束自己的一生。超新星爆发遗迹星云,就来自于这个过程中喷发出的物质。著名的蟹状星云就是超新星的遗迹。产生这个星云的超新星爆发于1054年,当时看到的人很多,并被中国古代的天文学家记载下来。而爆发留下的物质与周围星际物质作用,形成由丝状气体云和气壳构成的蟹状星云。

  (作者李会超 系哈尔滨工业大学深圳校区博士后)

[责编:张佳兴]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 智慧媒体重要赛事+重磅成果20日将亮相!

  • 600余件归国流失文物在国博展出

独家策划

推荐阅读
随着科学技术的快速发展,生活中指纹密码的应用越来越广泛。有鉴于此,有人说,指纹应用如此广泛,是不是意味着它比密码更加安全呢?
2019-09-19 09:23
近日,浙江大学农业与生物技术学院研究员王一州与英国格拉斯哥大学、剑桥大学的研究团队合作发现增强气孔动力学可以在不影响植物碳固定的情况下提高植物水分利用效率。
2019-09-19 09:21
经专家论证,历经两个月的水下考古调查,现已基本确认清代北洋海军旗舰“定远舰”的沉没位置,并出水一批沉舰遗物,这是2014年以来北洋甲午沉舰系列调查与研究工作的又一重大成果。
2019-09-19 09:20
横亘在长江两岸的苏通大桥,车量川流不息;宽阔的江面上,舟楫如梭。上游一公里处,江水下深藏着一个超大管廊,长5468.5米,盾构直径12.07米,能通百万伏电。
2019-09-19 09:19
近日,伴随着9号和8号两个主桥墩顺利转体到位,武汉杨泗港快速通道青菱段的跨铁路斜拉桥转体成功,成为世界首座独柱塔钢箱梁半漂浮体系转体斜拉桥。
2019-09-19 09:19
太空中有水源吗?中国航天器飞行最远距离有多远?宇宙飞船在太空没有燃料了怎么办?……一个个千奇百怪而又充满童心的问题,在直播公益课的最后十分钟,“砸”向直播间的主讲人、中国科学技术馆副研究员赵洋。
2019-09-19 09:17
把青年学生喜闻乐见的弹幕、短视频等流行网络技术代入教学,把教室打造成一场“网红直播”,你会不会觉得诧异?重庆市优秀教师张毅将其变为现实。
2019-09-19 09:15
一件普通衣服的价格就能一整月换穿各种时装,及时换新衣还不占用自家衣柜……这既是各大共享衣橱APP的卖点,也是用户最期待获得的实惠。
2019-09-19 09:14
长期以来,赵立波主要从事微纳制造与先进传感技术的研究工作,先后参与了棉条检测硅微传感器、耐高温压力传感器等产品的研制项目。
2019-09-19 09:13
蓝天碧海,带给这里如画的美景,也带来变幻莫测的天气。60多年来,一代又一代气象工作者坚守于斯,观测记录风云变幻。他们,就是南海“观天”人。
2019-09-19 09:12
1967年7月底,正值盛夏的北京酷热难当。一天下午,孙家栋在办公室工作,热得满头大汗。彼时,他在国防部第五研究院一分院担任型号总体主任设计师,从事导弹研制工作。
2019-09-19 09:11
今年9月17日是第一个“世界患者安全日”。开罗的金字塔、吉隆坡双子塔、阿曼马斯喀特皇家歌剧院、波士顿扎金大桥等标志性建筑,都将为迎接第一个世界患者安全日而披上橘色的灯光外衣。
2019-09-19 09:10
在一个公司中,首席执行官(CEO)的作用毋庸置疑,因此在聘用CEO时,需要考虑其性格特点、行为方式等因素。因为相比于未婚CEO,已婚CEO会更加注重企业社会责任问题,能更好地平衡追求利润最大化与履行企业社会责任之间的关系。
2019-09-19 09:09
如果全球变暖以目前的速度继续,全世界的珊瑚礁到2070年可能会全部消失!英国《自然》杂志18日刊发数名科学家撰写的评论文章,敦促全人类采取一种新的更大胆的方式,解决导致珊瑚礁生态系统退化问题,从而在更大层面上让人们的环境和生活受益。
2019-09-19 09:08
尽管机器学习在诸如围棋和Dota 2等复杂游戏中取得了显著进步,但在这些领域掌握的技能并不一定能推广到真实场景中实际应用。
2019-09-19 09:08
中微子是自然界中迄今已知最“轻盈”的基本粒子,但其质量一直是个未解之谜。现在,德国科学家对中微子的质量提出了新的限定值:不超过1.1电子伏特(eV),还不到单个电子质量的50万分之一。
2019-09-19 09:05
9月18日,中国首片8.5代TFT-LCD玻璃基板产品在安徽蚌埠正式下线,我国自主研发的8.5代TFT-LCD玻璃基板产品将实现工业化生产。
2019-09-19 09:03
日前,天津大学陈海霞教授的天然药物化学团队从我国传统美食“腊八蒜”中首次发现3种新型活性肽,这些活性肽具有显著抑菌性,有望成为抗生素替代品。
2019-09-19 09:03
2004年,在维修江西省省级文物保护单位赣州慈云寺塔(现为全国重点文物保护单位)时,出土了一批南朝至宋代的宗教和世俗文物,含经卷、木雕神像、泥塑神像、青铜神像、供养人画像等共60件,部分文物为全国首次发现。
2019-09-18 09:49
中车株洲电机磁浮产品研究所副所长何云风介绍,高速磁浮列车与中低速磁浮列车对电机驱动的需求不同。截至目前,已在三维仿真平台、有限元仿真平台、温度场仿真平台、试验验证、工艺验证等方面取得阶段性成果,基本掌握了高速磁浮列车电机驱动关键技术。
2019-09-18 09:22
加载更多