科普 揭秘垂死恒星如何产生形状各异星云(组图)

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http://www.sina.com.cn 2008年03月21日 07:21 新浪科技


太空迷人的形状“红色长方形”




太空迷人的形状“猫眼”




太空迷人的形状“双喷气”




太空迷人的形状-围绕母恒星的旋转震荡波模型

　　新浪科技讯 北京时间3月20日消息，据美国宇航局太空网报道，天文学家发现，专业术语“行星状星云”是用词不当，然而，事实上这些壮观的气体和尘埃云团与行星确实有一些联系。300年前，当天文学家发现这些天体时，他们无法说出这到底是些什么东西，因此他们根据利用早期相对粗糙的望远镜观测到的这些天体和天王星有相似之处，把它命名为“行星状星云”。但是到19世界中期，天文学家意识到这些天体实际上是垂死恒星喷发出的尘埃云团。

　　现在，罗彻斯特大学的研究人员发现，低质量恒星或者是围绕这些衰老的恒星运转的巨大气体行星，是创造一些形状与众不同的星云的关键因素。研究领导者埃里克·布莱克曼说：“几乎没有研究人员探究过，质量非常低的恒星、褐矮星，乃至一颗又大又重的行星，如何能产生形状万千的星云，甚至改变围绕这些零龄主序后星运转的尘埃的化学成分。如果伴星能这么小，这项发现将非常重要，因为低质量恒星和高质量行星非常普遍，并且对我们解释为什么会在这些零龄主序后星周围看到很多模糊形状大有帮助。”该科研组的研究论文发表在《天体物理学杂志通讯》和《皇家天文学会月刊》上，这项研究由美国宇航局和国家科学基金会资助。

　　生命结束标志

　　对我们的太阳等大部分中等大小的恒星来说，行星状星云是它们的生命最后阶段。这个阶段仅持续几万年，这与该恒星100亿年的寿命相比，只是眨眼之间。科研人员仅在银河系内的2000亿颗恒星中，发现大约1500颗将进入行星状星云阶段的恒星。因此人们很难看到这些光彩夺目的云团。当恒星耗尽所有燃料，将要到达生命尽头时，这个阶段开始。它的内核收缩，包层膨胀，最终它的最外层被抛到数百万英里外的太空中。包层在膨胀期间仍保持球形，形成耀眼的圆形天体的概率是五分之一。但是大部分时候这个包层将被扭曲，形成奇形怪状的尘埃云团。

　　螺旋波

　　布莱克曼和他的科研组研究了低质量伴星和超级木星大小的行星，在给行星状星云塑造形状过程中所扮演的角色。这些研究人员对两种假设进行了研究：其一是，什么时候伴星处于一个大轨道内，并只与包层边缘产生相互作用；其二是，什么时候它处于缩紧的轨道内，完全被包层吞噬掉。在宽阔的轨道内，伴星或行星的重力开始牵引它周围的包层物质——一般是气体和尘埃混合物。布莱克曼表示，在螺旋波(像马车轮子的中央恒星发出)中这些物质被压扁。气体和尘埃继续压缩，直到螺旋波像海滩上的波浪一样被驱散。

　　最后，由尘埃在恒星的中间截面形成的炸面包圈形状的环，或许阻止了很多不断膨胀的包层，它像围绕在充气气球周围的一条带子。随着时间推移，与被命名为哑铃星云 (Dumbbell Nebula)类似的形状就会形成。这种行为还说明了天文学家在星云形成之前观测到的、围绕在零龄主序后星周围的结晶化尘埃的奇怪迹象。布莱克解释说：“螺旋波打破后，它们以热气流的形式把内部集聚的受压能量释放出来，这些能量足以让尘埃融化成液体小珠。”液体珠慢慢冷却，到达一定程度后它们内部的分子就会排列成晶格。

　　轨道收缩

　　该科研组发现，当一颗伴星的轨道靠近主恒星时，三个结果之一将会发生。第一种是，伴星或行星旋转着靠近包层的速度非常快，以至于它最后将艰难地穿过恒星喷发出来的物质，在恒星周围的轨道上变形成一个大圆盘或者花托。另外一个可能性是，伴星旋转着靠近恒星的速度更缓慢，导致包层的内部区域旋转的速度比外部区域更快。这种运动差异将拉伸并扩大恒星的磁场，稍后磁场将像一根巨大的弹簧那样，跟喷气飞机一样把恒星两极外侧的包层物质喷射出去。

　　布莱克曼表示，第三种假设认为，伴星被恒星喷射的物质抛出。如果伴星或行星太小，在被主恒星的重力捕获之前无法将包层物质喷发出去，这种情况就会发生。恒星强大的拉力，会让行星随着轨道收缩被撕成碎片，最后进入围绕在恒星周围的狂暴的碎片圆盘内。这些碎片会随着包层物质的喷射而被喷发出去。现在该科研组打算研究星云内部不同化学元素的混合和传输方式，以查看他们在行星状星云中发现的化学迹象的不同之处。(杨孝文)