数十亿年后,随着我们的太阳接近生命的尽头,氦核心开始融合到它的核心中,它将急剧膨胀并转变为所谓的红巨星。 在艰难地吞下水星、金星和地球后,它会变得如此之大,以至于无法容纳其外层的气体和尘埃。
在光荣的结局中,这些层将爆炸到太空中,形成美丽的光幕,它会像霓虹灯一样发光数千年,然后逐渐消失。
银河系中布满了数千个这些宝石般的纪念碑,被称为行星状星云。 它是恒星的自然末期,从太阳质量的一半到太阳质量的八倍不等。 (大多数大质量恒星都有一个更猛烈的结局,一种称为超新星的爆炸。)行星状星云有各种令人眼花缭乱的形状,正如南方蟹、猫眼和蝴蝶等名称所暗示的那样。 但尽管它很美,但它对天文学家来说也是一个谜。 一只宇宙蝴蝶是如何从一颗红巨星看似毫无特色的圆形茧中出现的?
现在的观测和计算机模型指出了一个在 30 年前看起来很奇怪的解释:大多数红巨星都有一颗小得多的伴星隐藏在引力的臂膀中。 这第二颗恒星形成了行星状星云的转变,就像陶工在陶轮上形成一个碗一样。
行星状星云形成的流行理论以前只包括一颗恒星——红巨星本身。 由于其外层只有微弱的引力,它在接近生命尽头时会迅速失去质量,每世纪损失多达 1%。 它也像地表以下的一锅沸水一样出来,导致外层跳动进出。 天文学家假设这些脉冲会产生爆炸的冲击波 太空中的气体和尘埃,产生所谓的星风。 但是,要将这物质完全驱散,又不会落回星体,需要消耗大量的能量。 不能轻轻呼出,这风; 你需要导弹爆炸的力量。
在恒星的外层逃逸后,更小的内层坍缩成一颗白矮星。 这颗恒星比它所来自的红巨星更热更亮,它点亮并加热逸出的气体,直到气体开始自行发光——我们看到了一个行星状星云。 整个过程以天文标准来看非常快,但以人类标准来看却很慢,通常需要数百年到数千年的时间。
华盛顿大学的天文学家布鲁斯·巴利克 (Bruce Balick) 说,在 1990 年哈勃太空望远镜发射之前,“我们确信我们走在正确的轨道上”以了解这一过程。 然后,他和纽约罗切斯特大学的同事亚当·弗兰克在奥地利的一次会议上看到了哈勃的第一张行星状星云图像。 “我们出去喝咖啡,看了照片,就知道比赛已经改变了,”巴利克说。
天文学家假设红巨星是球对称的,圆形恒星应该产生一个行星圆形星云。 但这不是哈勃看到的——甚至没有接近它。 “越来越明显的是,许多行星状星云具有不对称的中心结构,”罗彻斯特理工学院的天文学家乔尔·卡斯特纳说。 哈勃揭示了非凡的裂片、翅膀和其他结构,它们不是圆形的,而是关于星云主轴对称的,就好像它们在绕着陶轮旋转一样。
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