恆星死亡時圍繞它的倒黴蛋們，賦予了行星狀星雲美麗的外表

2020-10-11 牧夫天文

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作者：Paul M. Sutter

翻譯：唐佳欣

校對：邱煜欣

審閱：牧夫天文校對組

編排：簡稚珉

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤

原文連結：

https://www.universetoday.com/148069/what-decides-the-shape-of-planetary-nebulae-whatevers-orbiting-a-star-when-it-dies/#more-148069

形狀大小各異、多姿多彩的行星狀星雲是星系裡最漂亮的物體之一。美麗如斯，它們卻是誕生於像太陽這樣的恆星死亡時的痛苦中。是什麼造就了它們那與眾不同的姿色？一項新的研究揭示了答案：

那些不幸在恆星垂死之時圍繞其運行的天體

當像太陽這樣的恆星走向它生命的盡頭時，它們會膨脹、變紅，從而被天文學家稱為AGB星，即漸近支巨星。這個略帶神秘感的名字來自於它們在赫羅圖上的位置，該圖將恆星在其生命周期各個階段的溫度和光度聯繫起來。

球狀星團M5的赫羅圖，已知的漸近巨星支星標示為藍色，兩側的一些紅巨星分支星以橙色顯示

圖片來源：Wiki

當恆星處於AGB階段時它們會變得異常不穩定，而星風則更加明顯。星風類似太陽風，是從恆星向外不斷拋出的物質流，而AGB星很大一部分的質量隨著星風逐漸流失進了星際空間。

幾十年來，天文學家一直認為這種星風整體呈現球形——畢竟恆星本身是球形的，並且在各個方向大致均等地發射星風。

然而，用阿塔卡馬大型毫米[/亞毫米]波陣列（ALMA）進行的一系列新的觀測為我們展現了另外一番景象：它們可以是除了球形以外的任何形狀。

從觀測結果來看，來自恆星的風遵循著一套複雜的體系：有時是無聊的球體，有時是螺旋，甚至有時看起來像只大蝴蝶。這些觀測結果表明，之前關於這種氣體有多少最終會進入星際混合體的假設可能會有高達10倍的偏差。

IC 4406: 看似矩形的星雲（IC 4406可能是空心圓柱體，其矩形外觀是我們從側面觀察的結果）

圖片來源：C. R. O'Dell (Vanderbilt U.) et al., Hubble Heritage Team, NASA

蝴蝶星雲

圖片來源：NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team

處理和版權：Francesco Antonucci

MyCn 18:形似沙漏的行星狀星雲

圖片來源：NASA, ESA, Hubble

處理和許可：Judy Schmidt

明亮的行星狀星雲NGC 7027

圖片來源：Hubble, NASA, ESA

處理和許可：Judy Schmidt

貓眼星雲

圖片來源：J. P. Harrington (U. Maryland) & K. J. Borkowski (NCSU) HST, NASA

觀察結果還表明為什麼行星狀星雲會呈現出這些有趣的形狀：任何圍繞在恆星周圍的同伴，比如較小的恆星或巨大的行星，都可以在風吹過時攪動並混合星風，從而創造出不同的向外移動的形狀。這些從恆星吹來的風最終演變成行星狀星雲，並保留了原始行星系統的印記。

我們或許可以由此描繪出太陽的遙遠未來。在大約50億年後，這顆一直照耀著我們的恆星將變成AGB星，並以極大的速度拋出太陽風和物質，而木星和土星會與之相互作用，並最終將它塑造、雕刻成一片微微呈螺旋形狀的行星狀星雲。

而這將是太陽在生命盡頭之時創造的最後一件傑作！

責任編輯：邱煜欣

牧夫天文新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

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    大約90%的恆星在它們死後都變成了行星狀星雲，但是一些天文學家質疑太陽是否有足夠的質量變成行星狀星雲。對此，曼徹斯特大學的天文學家建立了一個新的恆星模型，可用於預測不同質量恆星噴射出的氣體和塵埃包層的光度。曼徹斯特大學的天文學家Albert Zijlstra表示，當一顆恆星死亡時，它會噴射出大量的氣體和塵埃，從而形成外包層，它的質量能夠佔到恆星的一半。