恆星生命的終點不只是超新星爆發，還有號稱宇宙之眼的行星狀星雲

前言：從宇宙誕生，到浩瀚空間的模樣，從太陽與地球的關係，到各個行星的運行軌跡，人們從數千年前就開始仰望星空，不斷觀測，不斷演算，於是發現了一個又一個屬於宇宙的奧秘。這其中，行星狀星雲便是這些宇宙奧秘中頗為奪目的一個。

燦爛的星空，人類從數千年前就開始仰望星空，期望窺探宇宙的奧秘。

行星狀星雲之名

行星狀星雲是一種奇怪的天體，它由稀薄氣體構成，不像普通恆星那樣集結成球狀，而是由於各種物理環境原因被塑造成千奇百怪的樣子，比如形似「宇宙之眼」的指環星雲，形似蝴蝶翅膀的啞鈴星雲。其形狀的巨大差異，很大程度上是跟形成行星狀星雲的恆星質量有關，即恆星質量小易形成環形星雲、恆星質量大或者雙星系統由於磁場和自轉等因素的作用形成了「雙極」結構啞鈴星雲。

M27「雙極」結構的啞鈴星雲，是一個位於狐狸座區域的行星狀星雲，也是天空中最明亮的行星狀星雲之一。

所以行星狀星雲不管是指環星雲、啞鈴星雲還是別的貓眼星雲，實際上，都是恆星演化到晚期時拋出的氣體殼所形成的產物。

形似「宇宙之眼」的指環星雲

1777年，著名天文學家威廉·赫歇爾發現有些星雲呈圓形或扁圓形，與大行星很像，於是便把它們叫做行星狀星雲，雖然名字這麼叫，但實際上行星狀星雲與行星一點關係也沒有，人們通過高倍望遠鏡便可以觀測到，行星狀星雲有纖維、斑點、氣流和小弧等複雜結構。它們主要分布在銀道面附近，受到星際消光的影響，大量的行星狀星雲被暗星雲遮蔽而難以觀測，其中央部分有一個很小的核心，是溫度很高的中心星。

銀河系的環狀星雲M57，位於北天的天琴座內，大小約為一光年，距離地球約2000光年。

其中位於天琴座織女星邊，距離地球約2000光年的環形星雲(M57)，很可能是除土星環以外，天空中最著名的環狀天體了。由於中心恆星發射紫外線，環繞在其周圍的星雲物質中的氣體原子受到紫外輻射的激發而發光，不同原子受到激發，在複合時就會發出不同顏色的光。比如氧和氮原子發出綠色的光，氫原子發出紅色的光，因此翅膀的顏色也大不相同。

超新星爆發是某些大質量恆星在演化末期可能因遭受突然的引力坍縮，引起引力勢能釋放時造成的一種劇烈爆炸。

行星狀星雲的誕生

行星狀星雲作為恆星死亡前的一種形態，其誕生與恆星的生命周期密切相關。我們的太陽就是一顆質量不大的恆星，比太陽質量大許多倍的恆星在演化末期，基本都會戲劇化的產生超新星爆炸，在短時間內將幾乎是太陽一生產生的能量輻射出去，照亮整個星系。

行星狀星雲是恆星死亡前的一種形態，除了高等質量的恆星會在生命的終結髮生超新星爆炸外，是多數恆星的歸宿

對於中等質量和低質量的恆星，其命運走向則是發展成為行星狀星雲。而質量低於兩倍太陽質量的恆星，一生中絕大部分的時間都在核心進行氫融合成氦的核聚變反應，由核聚變釋放出來的能量阻擋住恆星自身重力的崩潰，從而使恆星保持穩定。

約50億年後，太陽步入恆星演化的末期，將膨脹成為紅巨星。

中等質量恆星在經歷數十億年的核聚變後，氫被大量耗盡逐漸冷卻下來，於是從核心釋放出來的能量將不足以產生足夠的壓力去支撐恆星的外層外殼，隨之恆星內部開始向中心「坍縮」，收縮時使得核心溫度劇增，甚至接近接近1500萬K（K=273.15+°C），同時外部開始膨脹，體積變得巨大，外殼溫度下降，顏色變成紅色，恆星成為紅巨星。

西方科學把恆星的顏色從藍到紅依次劃分，溫度越高顏色越藍，O型星最藍，溫度越低顏色越紅，M型星最紅。

但隨著氫越來越少，逐漸用盡時，紅巨星的核心將繼續收縮，當溫度上升至1億K時，恆星核心的氦將開始核聚變成為碳和氧，這成為宇宙中金屬的來源。同時被氦再度點燃的核聚變反應將阻止核心的進一步收縮，燃燒的氦將在內部產生碳和氧的核心，外面則是被燃燒中的氦包圍著。.

核裂變是靠原子核分裂而釋出能量，而核聚變時則由較輕的原子核聚合成較重的原子核而釋出能量。可控核聚變將

但氦的核聚變反應對溫度極端敏感，與溫度的40次方(T40)成正比，這意味著溫度只要上升不到2%，反應的速率就會增加一倍，然後能量也將更多釋放，進一步提升內部溫度，外殼向外的膨脹速率增加，外殼溫度也降得更低。這使得恆星變得很不穩定，於是產生了巨大的脈動組合，在最後階段，恆星吹出劇烈的恆星風，隨之殘骸膨脹到更大的範圍，恆星的氣體外殼在反覆的收縮、膨脹之中，最終被拋入太空中，在恆星附近形成彩色的雲層，內部核心漸漸裸露出來，此時恆星已在坍縮過程中演化為白矮星。

距離地球14800光年外的球狀星團杜鵑座47，名為X9的伴星系統，是一個黑洞和其伴星白矮星。

白矮星更劇烈的吹出恆星風，裸露的層次不斷深入核心，當露出部分的表面達到3萬K時，恆星風迅速追趕上紅巨星階段拋離的氣體物質，兩者相互作用，便形成了行星狀星雲的氣殼，氣殼中的原子被中心白矮星的強烈紫外光電離，美麗的行星狀星雲便誕生了。

人類已觀測到的恆星質量對比圖

行星狀星雲的結局

在行星狀星雲形成之後，其中的氣體依然以每秒數千公裡的速度向外膨脹，同時白矮星的質量越來越不足以讓核心溫度收縮至能引發氦核聚變所需要的溫度，於是白矮星逐漸因為核聚變反應的停止而開始冷卻。當白矮星表面的溫度低至不足以釋放足夠的紫外線，讓越來越遙遠的氣體電離發光時，行星狀星雲便不再被看見，星雲中的氣體隨之進入重組階段。當然，一個典型的行星狀星雲從誕生到重組，大約只需要1萬年的時間。

恆星演化示意圖

在銀河系中，平均每年都有一個新的行星狀星雲誕生。自18世紀以來，天文學家已經觀測了大約1500個行星狀星雲的圖像，並對它們進行了編目分類，如M42獵戶座大星雲，便是銀河系內巨大的行星狀星雲，星雲中年輕大質量的高溫恆星，不斷發出強烈的輻射，將氫氣電離發光，產生這一片壯觀的景象，同時而造星的運動仍然在進行中，未來將有更多的星星在該星雲中閃耀。另外銀河系稠密的塵埃雲背後，可能隱藏著大約1萬個行星狀星雲。

免責聲明：文中部分配圖引自網絡，如有版權請私聯刪。