螺旋星云（Helix Nebula）是一個(gè)位于寶瓶座的行星狀星云，距離地球約655±13光年。它是最接近地球的行星狀星云之一，早在200多年前就被天文學(xué)家卡爾·哈丁發(fā)現(xiàn)。螺旋星云由星體、灰塵、氣體和等離子等物質(zhì)匯集而成，形成了一個(gè)在黑暗宇宙中劃過的火風(fēng)車的形狀。它與貓眼星云和環(huán)狀星云類似，但由于其相對(duì)接近和從赤道視角的外觀而略有不同。螺旋星云在流行文化中有時(shí)被稱為“上帝之眼”或“索倫之眼”。許多科學(xué)家應(yīng)用各種先進(jìn)的探測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行研究。
簡(jiǎn)介
美國航空航天局的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍到的一個(gè)遙遠(yuǎn)螺旋星云中間的隆起物圖片，會(huì)讓天文學(xué)家更好地了解這些星系的“腫瘤”是如何形成的。天文學(xué)家為了進(jìn)一步了解星系隆起物是如何形成的，他們?cè)谶M(jìn)行觀測(cè)時(shí)拍到這張NGC 4710星云圖。這種隆起物是大部分螺旋星云的重要組成部分。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍到的這張NGC 4710螺旋星云圖顯示，該星系中心部位有一個(gè)昏暗飄渺的“X”字形狀隆起物。
天文學(xué)家在研究螺旋星云的隆起物時(shí)，往往會(huì)選擇側(cè)面沖著星系進(jìn)行研究，這是因?yàn)樵谶@種星系中，更容易把隆起物與它的盤狀物區(qū)分開來。利用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的高新中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡照相機(jī)拍到的NGC 4710星云的詳細(xì)側(cè)面圖，顯示隆起物位于該星系明亮的中心部位。穿過隆起物的那個(gè)細(xì)長的明亮平面是星系盤。外形怪誕的塵埃帶圍繞在星系盤和隆起物周圍。
直接觀測(cè)該星系的中心，可以看到一個(gè)昏暗的“X”字結(jié)構(gòu)。天文學(xué)家把擁有這一特征的隆起物稱作“矮胖”或者“花生形狀”隆起物，這種特征是由星系里的恒星進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)形成的，只有從星系側(cè)面觀測(cè)，才能看到該特征。天文學(xué)家經(jīng)常會(huì)在擁有小隆起物和展臂狀的螺旋星云里觀測(cè)到這種奇特結(jié)構(gòu)，但是在一個(gè)像NGC 4710的由螺旋臂緊緊圍繞在更加突出的隆起物周圍的螺旋星云里，這種情況并不多見。
NGC 4710是巨大的本星系團(tuán)的一名成員，位于后發(fā)座(Coma Berenices)北邊。18世紀(jì)80年代威廉·赫歇耳(William Herschel)發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系，并在記錄中形容它是一個(gè)“昏暗的星云”。它距離地球大約6000萬光年，是一個(gè)典型的透鏡狀星系，這是一種具有螺旋和橢圓形雙重特征的星系。
天文學(xué)家正在對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行研究，以確定它們包括多少球狀星簇。他們認(rèn)為球狀星簇是隆起物形成過程的一個(gè)指示器。天文學(xué)家認(rèn)為，螺旋星云里的隆起物的形成，存在兩種截然不同的過程：它們可能是在螺旋盤和臂狀物形成之前，在宇宙早期階段快速形成的；也有可能它們是在長期的緩慢演變過程中，利用星盤里的物質(zhì)慢慢形成的。
研究人員在NGC 4710星云里發(fā)現(xiàn)很少球狀星簇與隆起物有聯(lián)系的證據(jù)，這說明它主要經(jīng)歷了一個(gè)相對(duì)緩慢的形成過程。
螺旋星云是像太陽這樣的恒星在結(jié)束生命后成為行星狀星云的一個(gè)例子。從地球的位置，觀看被拋射出去的氣體在這個(gè)星云的外圍，好似望穿透過一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。在殘骸中心是恒星的核心，注定要成為一顆白矮星，發(fā)出的強(qiáng)光將照亮之前噴發(fā)出去的氣體并激發(fā)出螢光。
螺旋星云直徑大約是5.1光年。最近的照片來自哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的先進(jìn)中國空間站工程巡天望遠(yuǎn)鏡照相機(jī)和WIYN大學(xué)聯(lián)盟位于基特峰天文臺(tái)0.9米望遠(yuǎn)鏡合成的影像。
螺旋星云曾經(jīng)被稱為上帝之眼，而在2003年的電影魔戒三部曲風(fēng)靡全球之后，在網(wǎng)絡(luò)上就被稱為索倫之眼。
發(fā)現(xiàn)者
螺旋星云于1824年被卡爾·哈丁發(fā)現(xiàn)。在那個(gè)年代，類似這樣的星云，由于和氣體行星非常相似而往往被錯(cuò)誤地認(rèn)為是巨型氣體行星。距離地球650光年，位于水瓶座星座里面。該星云早已收編在冊(cè)，編號(hào)為NGC 7293，這是行星狀星云非常典型的一類星云，行星狀星云實(shí)際上是由于恒星的殘骸所形成的，就如同我們的太陽。
星云消失
日前，來自佐治亞州大學(xué)的天文學(xué)家們對(duì)“NGC 1068”螺旋星云進(jìn)行觀測(cè)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)星云中的高溫氣體從它的“星盤”中消失了，這是自人類發(fā)現(xiàn)它以來的第一次。這項(xiàng)研究成果將在本周召開的第208屆美國天文學(xué)會(huì)年會(huì)上公布，研究工作還得到了佐治亞州大學(xué)的博士研究生們的大力幫助。
負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究工作的天文學(xué)家羅賓·謝爾頓（音）稱，“在許多方面，‘NGC 1068’螺旋星云都是我們對(duì)過去進(jìn)行研究的一個(gè)窗口。它是年齡比銀河系略小一些，但它是我們研究銀河系發(fā)展歷史的一個(gè)極好的樣本。我們?cè)谘芯康倪^程中發(fā)現(xiàn)，螺旋星云中的高溫氣體的組成比我們想象的要復(fù)雜得多。”
詳細(xì)情形
“NGC 1068”螺旋星云距離地球約6000萬光年，運(yùn)動(dòng)速度為每秒1000余英里。由于它的亮度非常高，所以早在1780年就被法國天文學(xué)家查爾斯·邁歇爾（音）發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)時(shí)被命名為“M77”，因?yàn)樗钱?dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的第77個(gè)肉眼可見的星云。盡管后來根據(jù)新的命名規(guī)則改變了這一星云的名稱，但它仍然是200多年來科學(xué)家們研究的重點(diǎn)目標(biāo)。1999年以來，隨著如遠(yuǎn)紫外線分光鏡探測(cè)衛(wèi)星（FUSE）等先進(jìn)的探測(cè)工具的應(yīng)用，科學(xué)家們對(duì)這一神秘的星云有了更多更深入的認(rèn)識(shí)。
遠(yuǎn)紫外線分光鏡探測(cè)衛(wèi)星高18英尺，重300磅，它的運(yùn)行軌道距離地面500英里。它擁有四個(gè)功能單一的太空望遠(yuǎn)鏡，可以對(duì)來自哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的超短波射線進(jìn)行分析。發(fā)射以來，遠(yuǎn)紫外線分光鏡探測(cè)衛(wèi)星共計(jì)收集了約2000個(gè)不同星體的數(shù)據(jù)資料，其運(yùn)行由位于馬里蘭州的約翰·霍普金斯這應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)。
2001年11月29日至12月1日，遠(yuǎn)紫外線分光鏡探測(cè)衛(wèi)星曾經(jīng)對(duì)“NGC 1068”螺旋星云中心的凸起部分進(jìn)行過探測(cè)，搜集了大量的資料。科學(xué)家們通過對(duì)這些資料的研究發(fā)現(xiàn)，如果把整個(gè)星云比做一個(gè)雞蛋的話，那么其中心的凸起部分就相當(dāng)于蛋黃，周圍的部分就相當(dāng)于蛋清。而且星云中心的探測(cè)結(jié)果與銀心的探測(cè)結(jié)果基本一致。
由一顆類太陽恒星在生命末期所產(chǎn)生的螺旋星云（Helix 涅布拉），是離地球人最近的行星狀星云。這顆恒星的外層氣殼被拋入太空中，從地球所在的位置看出去，正好像是看入一個(gè)螺旋梯之中。而注定要成為白矮星的恒星核心遺骸，發(fā)射出非常高能量的輻射，造成先前拋射出的云氣發(fā)出螢光。
特征
這個(gè)星云有一個(gè)內(nèi)在的圓盤，直徑8′ 19″ (0.52秒差距)，一個(gè)外面的凸起，直徑是12′ 22″(0.77秒差距)，和一個(gè)最外層的圓環(huán)直徑25′(1.76秒差距)，最外層的圓環(huán)因?yàn)榕c星際物質(zhì)碰撞而有一邊是平的。估計(jì)這個(gè)行星狀星云的內(nèi)環(huán)已經(jīng)膨脹了6,500年，外環(huán)則已經(jīng)膨脹了12,100年，膨脹速度分別是40公里/秒和32公里/秒。主要的環(huán)中含有許多朦朧的節(jié)點(diǎn)，在許多近距離的行星狀星云中都觀察到這樣的現(xiàn)象。
探測(cè)
科學(xué)家們還對(duì)“NGC 1068”螺旋星云進(jìn)行過離子化程度很高的“氧6”探測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)星云中氣體的溫度之高足以破壞分子結(jié)構(gòu)，而且隨著溫度的升高，電子會(huì)從氧原子的束縛中脫離出來。通常的氧分子中有六個(gè)電子，而“氧6”分子是則只有三個(gè)，在“氧6”分子中出現(xiàn)電子脫離現(xiàn)象只有當(dāng)溫度達(dá)到10萬度以上才有可能。
謝爾頓稱，“‘氧6’是高溫氣體最好的探測(cè)工具，而通過這項(xiàng)探測(cè)工作也使我們知道了在這些螺旋星云中到底存在著多少高溫氣體。”由于從普通的光線中無法獲得更多的信息，科學(xué)家們轉(zhuǎn)而研究星云散發(fā)出的射線所形成的光譜，希望能從中獲得一點(diǎn)蛛絲馬跡。
科學(xué)家們研究中還發(fā)現(xiàn)在螺旋星云的附近存在著一個(gè)巨大的黑洞，而黑洞與星云之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步的研究。
參考資料 >