在宇宙大爆炸之後的1.5億年到10億年之間的這段時間裡,氫和氦聚集在一起,形成了宇宙中的第一代恆星。這一過程仍在繼續,任何氣體和塵埃雲(也被稱為星雲)都能產生恆星,這就是為什麼大型星雲被稱為恆星託兒所。
當我們說氣體時,指的是氫和氦,它們是宇宙中最主要的物質,因為它是在恆星大爆炸核聚變期間產生的。相反,當我們說塵埃時,我們指的是所有更重的元素,那些必須在恆星內部融合的元素。當第一批恆星開始變成新星和超新星,向宇宙噴出它們的物質的時候,它們第一次被引入星際空間。當氣體和塵埃通過引力塌縮聚集在一起形成一顆新的恆星時,會伴隨著一個原行星盤,這就是形成行星系統的物質。
星雲和原行星盤是迷人的天體,我們可以用望遠鏡進行研究,而且許多星雲都是非常著名的天體。其中最著名的天體之一被稱為"創世之柱",它位於距地球約7000光年的鷹狀星雲中,它是恆星誕生的溫床,因此而得名。銀河系中還有許多其他的結構也起著同樣的作用,獵戶座星雲,它距離我們只有1300光年,是肉眼可見的,也是離我們星系最近的活躍恆星形成區域。在獵戶座星雲內,我們可以看到原行星盤,並收集有關系統形成的知識。我們還可以從這裡更好地了解星雲是如何形成的。由於新星在誕生時會產生大量輻射,我們稱之為恆星風,這種恆星風可以塑造附近的氣體和塵埃,以及壓縮某些區域以幫助其他恆星形成,這在獵戶座附近的另一個被稱為馬頭星雲的結構中尤為明顯。
貓爪星雲,另一個恆星形成區域,距離我們大約5到6千光年。這個星雲被稱為發射星雲,發射星雲是一種發光明亮的星雲。這是由於新生恆星的輻射,它不僅加熱了氣體和塵埃,而且還電離了它們,所有這些熱的電離氣體發出大量的可見光。相反,反射星雲不會發出很多光,而是反射來自附近恆星的光。
發射星雲和反射星雲都是漫射星雲,這意味著它們沒有明確的形狀,它們只是無定形的氣體和塵埃雲。第三種類型的漫射星雲叫做暗星雲。它們不像其他兩種類型的星雲那樣發射或反射太多的光,由於它們阻擋了後面發光物體的光線,使它們看起來像不透明的黑雲,所以反而變得引人注目。馬頭星雲是暗星雲的一個例子,它覆蓋了瀰漫性星雲,這些星雲可能非常大,其中許多起到了孕育恆星的作用。
也有一些小得多的星雲,它們是由涉及恆星壽命的特定事件形成的。其中一種類型的星雲是超新星遺蹟。當非常大質量的恆星耗盡燃料時,它們就會發生超新星爆炸,膨脹的氣體和塵埃殼形成了一個美麗的膨脹結構,例如蟹狀星雲。相反,當低質量恆星死亡時,它們會留下一個行星狀星雲。當像我們的太陽這樣的恆星達到紅巨星階段,並最終噴出外層,留下白矮星時,就會發生這種情況。這遠不像超新星那樣具有爆炸性,但它還是留下了一個美麗的星雲。一些行星狀星雲的例子包括貓眼星雲、牡蠣星雲、螺旋星雲和環狀星雲。最後,甚至還有原行星星雲,它們壽命很短,形成於恆星生命周期的特定階段。在晚期漸近巨星分支階段和行星狀星雲階段之間。在這個階段,物質被釋放和電離,形成了這些結構,例如韋斯特布魯剋星雲。
自古以來,星雲一直吸引著天文學家。只是在過去的幾個世紀裡,我們才開始了解它們,直到過去的一個世紀,我們才開始了解恆星的生命周期,從而了解這些不可思議的結構的起源和功能。