星雲們的怪異造型
1758年,一位法國天文愛好者發現金牛座的恆星之間,有一個雲霧狀斑塊,形狀很像彗星,但是它的位置似乎不會變化,這說明它不是彗星,那麼它是什麼呢?天文學家經過仔細辨認之後,將這個雲霧狀天體命名為星雲。這是人們第一次正式發現星雲。
星雲其實是由氣體和塵埃構成的分子雲。它們跟地球天空上的雲朵一樣,經常會呈現各種各樣的奇怪模樣,也會因光線而呈現出美麗的顏色。它們分布在茫茫宇宙中,就像漫畫書中一幅幅美麗的插畫一樣,絢爛和神奇。每當發現一團形狀奇特的新星雲,人們都不禁會聯想到生活中相似的物體,因此,人們除了給它一個天文編號外,還會給它取一些有趣的外號,讓星雲形象地對號入座。
那麼,是誰把星雲「捏」成各種形狀的?宇宙中又有哪些奇特的星雲呢?
星雲背後的「魔手」
陽光明媚的日子裡,地球的天空點綴著一朵朵白雲,它們時常被大風吹呀吹,吹成各種形狀。而宇宙中的星雲若想要顯現出各種各樣的形狀,也得依靠一股強大的「風」,叫做恆星風。顧名思義,它是由恆星吹出來的。
我們知道,恆星和星雲有著密切的「血緣」關係。恆星是在一片含有氫分子和塵埃粒子的星雲中誕生的:星雲塌縮,星雲附近的物質被收集起來,旋轉進入吸積盤,在中心形成原恆星。星雲剛開始塌縮時,它還含有很豐富的氫,因此形成的第一顆恆星通常是巨大的藍色熾熱天體。熾熱的新生恆星的兩極將分別向外噴射流動的氣體流,與此同時,恆星還會向各個方向噴射出快速移動且持續不斷的粒子流,這種粒子流也就是恆星風。
恆星風有多大,很大程度上由恆星的質量決定。小質量的恆星,比如太陽的恆星風主要是外層發射出的質子和電子在高溫和強磁場的作用下,掙脫了太陽的引力,「刮」到其他地方去。太陽的恆星風算是相對溫和的,速度為200至300千米/秒。而大質量的恆星發射的恆星風就要強很多倍了,時速可高達2000千米/秒。它們好比沙漠風暴一樣,瘋狂地刮向四面八方,刮散它們途經之地的氣體和黑暗塵埃,甚至可以刮到幾光年遠的地方。
這些強大的恆星風把附近的氣體和黑暗塵埃雲打造成了各式各樣的奇異形狀。同時,當遮住恆星的黑暗「氣體面紗」被吹走後,恆星開始浮現出來,它將照亮周圍的星雲,這時星雲就開始向我們展示其絢麗身姿了。
宇宙「花兒」
百花齊放,爭奇鬥豔是地球常見的景象,但你知道嗎?宇宙也會開出美麗花朵,花兒在星雲中慢慢綻放,更是妖嬈美麗。
鳶尾花星雲就像是一朵盛開的藍色鳶尾花,這也是它的外號的由來。它被剛剛從星雲中誕生的明亮的中央恆星所照亮,這是一顆10個太陽質量的大恆星,位於鳶尾花的花蕊深處,這裡形似一個中心大洞。這個大洞原來有很多氣體和塵埃,只不過被恆星形成時的恆星風吹走了,因此這裡變得空蕩蕩。在鳶尾花的花蕊之外,分布著無數的塵埃粒子,它們將恆星發出的藍光散射出去,令星雲呈現出夢幻般的藍色,這種情況就和地球大氣中的空氣散射太陽光,產生了美麗的藍色天空一樣。而藍色光照射到的地方,恰好形似鳶尾花的重重花瓣。
如果你仔細觀察鳶尾花星雲,會發現它除了被夢幻的藍色裝飾外,還點綴著星星點點的紅色。而紅色是另一朵宇宙「花兒」的主導色彩,它就是玫瑰星雲。
類似的,玫瑰星雲看上去像一朵怒放的紅玫瑰,它那好看的、呈對稱的形狀是由居於中心的年輕熾熱星團發出的恆星風和輻射鵰刻而成。星團發出強烈、高能的紫外線輻射,足以電離玫瑰星雲內的氫氣。一旦電離,氫將發射一定波長的光。這光屬於紅色光範疇,於是看上去玫瑰星雲像被塗上了厚厚一層紅胭脂。
宇宙飄著泡泡
如果我們將沐浴液擠到手上,稍微搓搓,然後輕輕一吹,就能吹起泡泡,可是想要在宇宙中吹起泡泡,可不是那麼容易,需要非常強勁的恆星風才能完成這項工作。而沃爾夫-拉葉星——一種正在演化的大質量恆星,質量通常為太陽質量的8~25倍——就能颳起這樣強勁的恆星風,並吹出宇宙泡泡,比如氣泡星雲就是由它創造的。
來自沃爾夫-拉葉星的狂暴恆星風橫掃途經的寒冷星際氣體,產生的壓力迫使周圍的星際氣體向外擴張,膨脹形成一個渾圓的氣泡狀結構,也就是氣泡星雲。這個宇宙泡泡非常精緻,似乎輕輕一碰就會破。由於恆星風太過強大,氣泡星雲仍在生長變大,目前它的直徑已經有大約10光年了。
除了氣泡星雲,宇宙中還有另一種更複雜的泡泡——新月星雲。它的直徑更大,大約25光年。其內部有許許多多細小的褶皺和燈絲狀物質。它也是被極其明亮的一顆沃爾夫-拉葉星吹塑而成。這顆位於新月星雲中央位置的恆星像是著了魔一般,卯足了勁吹出一股股強烈的恆星風,恆星外殼不斷剝離,每1萬年剝離下來的物質就相當於一個太陽質量,這個恆星已走到生命的末期。
大象的鼻子
這原來是一團冰冷的分子雲,可是猛烈的恆星風將它吹散,只剩下一個圓圓的鼻頭,鼻頭後面跟著一條細長且捲曲的「鼻樑」,長長的鼻子超過20光年,整體上非常像大象的鼻子,它就是著名的象鼻星雲。
恆星風創造了星雲的象鼻形狀,而恆星散發的強烈輻射也在影響該星雲,它擊中了象鼻星雲的鼻頭,將其中的氣體從其冰冷的表面趕走。緊接著,恆星散發的強烈輻射(為紫外線)會電離氣體。另一方面,恆星風仍在吹呀吹,一直推擠象鼻星雲的「鼻樑」,將「鼻樑」壓到一塊,使它越來越集中,當壓到某一程度時可能會觸發引力塌縮。
引力塌縮會誕生恆星,可是象鼻星雲中可用的氫不太多,所以它形成的恆星不會很大,估計就是類似於太陽的小質量恆星。一旦小質量恆星開始氫聚變,其溫和的恆星風會驅散周圍的氣體,然後從象鼻里浮現出來,將星雲照亮。
可是,對象鼻星雲而言,新生的恆星相當「無情」,它們非但沒有好好感謝象鼻星雲的誕生之恩,還反過來狠狠地咬了象鼻星雲一口:新生恆星往象鼻星雲身上吹恆星風,不斷侵蝕著象鼻星雲的身體,使它越來越小,本來就不太多的氫也將越來越少,直到吹走最後一點點氫。
其實,許多星雲的邊界處有很多長得像大象鼻子的塵埃柱,它們都是由強烈的恆星風雕塑而成的,像是一個個伸到星雲旁邊喝水的大象鼻子一樣。天文學家猜測,除了星雲內部會誕生恆星,「大象鼻子」也可能是「孵化」恆星的工廠。
各種有趣昵稱
除了之前提到的星雲,宇宙中還有很多奇形怪狀的星雲,許多都有著有趣昵稱。
例如,吃豆人星雲的外形看起來像是吃豆人遊戲中那個張大嘴巴吃著豆子的小精靈,而貓眼星雲有11個同心圓的塵埃環,加上星雲中間的氣體雲朵,使這個星雲看上去像是迷人的貓眼睛。此外還有天鵝星雲、老鷹星雲、心臟星雲、靈魂星雲、北美洲星雲、馬頭星雲等等。假如有一天,當你不經意發現某片新的星雲時,作為發現者,你或許可以根據它的長相給它取一個合適的昵稱呢。
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