[科普中國(guó)]-行星狀星云

概述

1777年，威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)這類(lèi)天體后，稱(chēng)它們?yōu)樾行菭钚窃?。用大望遠(yuǎn)鏡觀察顯示出行星狀星云有纖維、斑點(diǎn)、氣流和小弧等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。它們主要分布在銀道面附近，受到星際消光的影響，大量的行星狀星云被暗星云遮蔽而難以觀測(cè)，其中央部分有一個(gè)很小的核心，是溫度很高的中心星。行星狀星云的氣殼在膨脹，速度為每秒10公里到50公里。其化學(xué)組成和恒星差不多，質(zhì)量一般在0.1到1個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間，密度在每立方厘米100到10，000個(gè)原子[離子]之間，溫度為6000K到10，000K，中心星的溫度高達(dá)30，000K以上。星云吸收它發(fā)出的強(qiáng)紫外輻射通過(guò)級(jí)聯(lián)躍遷過(guò)程轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光.據(jù)估計(jì)，行星狀星云的壽命平均約為30，000年左右。這類(lèi)星云出現(xiàn)，象征著恒星已到晚年。在銀河系存在期間[大約10--100億年]，將近有10億到100億個(gè)恒星，經(jīng)歷過(guò)行星狀星云階段。因此，這種天體很可能是一種普遍存在的天體。銀河系中大部分恒星，很可能都要經(jīng)過(guò)行星狀星云而后才"死亡"。根據(jù)太陽(yáng)附近的分布密度(約每千立方秒差距三十到五十個(gè))估計(jì)，整個(gè)銀河系中應(yīng)該有四五萬(wàn)個(gè)，觀測(cè)到的只是其中很小的一部分。

這類(lèi)星云與彌漫星云在性質(zhì)上完全不同，它們是如太陽(yáng)差不多質(zhì)量的恒星演化到晚期，核反應(yīng)停止后，走向死亡時(shí)的產(chǎn)物。這類(lèi)星云的體積在膨脹之中，最后氣體逐漸擴(kuò)散消失于星際空間，僅留下一個(gè)中央白矮星。在行星狀星云的中央，都有一顆高溫恒星，稱(chēng)為行星狀星云的中央星。這是正在演化成白矮星的恒星。

著名的行星狀星云有天琴座環(huán)狀星云等。河外星系中也發(fā)現(xiàn)了大量的行星狀星云，如仙女座星系中就已發(fā)現(xiàn)300多個(gè)行星狀星云；大麥哲倫星系中發(fā)現(xiàn)400多個(gè)行星狀星云；小麥哲倫星系中發(fā)現(xiàn)200多個(gè)行星狀星云。

起源行星狀星云是多數(shù)恒星演化至末期的狀態(tài)。我們的太陽(yáng)是一顆質(zhì)量不大的恒星，比太陽(yáng)質(zhì)量大許多倍的恒星在演化的末期將戲劇化的產(chǎn)生超新星爆炸，但是對(duì)于中等質(zhì)量和低質(zhì)量的恒星，終將發(fā)展成為行星狀星云。

質(zhì)量低于兩倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，一生中絕大部分的時(shí)間都在核心進(jìn)行氫融合成氦的核聚變反應(yīng)，由核聚變釋放出來(lái)的能量阻擋住恒星自身重力的崩潰，使恒星保持穩(wěn)定。

經(jīng)歷數(shù)十億年之后，恒星用盡了氫，從核心釋放出來(lái)的能量將不足以產(chǎn)生足夠的壓力去支撐恒星的外層外殼，于是核心將收縮使溫度上升。太陽(yáng)核心的溫度接近1,500萬(wàn)K，但是當(dāng)氫用盡時(shí)，收縮將使溫度上升至1億K。

恒星的外殼因?yàn)楹诵臏囟鹊纳邔×业呐蛎?，急劇膨脹將?dǎo)致外殼溫度的下降，恒星成為紅巨星。恒星的核心繼續(xù)收縮并使溫度再升高，而當(dāng)溫度達(dá)到1億K 時(shí)，核心的氦將開(kāi)始核聚變成為碳和氧，這一過(guò)程是宇宙中金屬的來(lái)源。再度點(diǎn)燃的核聚變反應(yīng)阻止了核心的收縮，燃燒的氦將在內(nèi)部產(chǎn)生碳和氧的核心，外面則被燃燒中的氦包圍著。.

氦的核聚變反應(yīng)對(duì)溫度極端的敏感，與溫度的40次方(T40)成正比，也就是說(shuō)溫度祇要上升不到2%，反應(yīng)的速率就會(huì)增加一倍，因此溫度只要略有上升，就會(huì)迅速導(dǎo)致反應(yīng)速率的增加，然后釋放出更多的能量，進(jìn)一步的提高溫度；從而使外殼向外膨脹的速率增加，外殼的溫度也更為降低。這使得恒星變得很不穩(wěn)定，于是巨大的脈動(dòng)組合產(chǎn)生了，恒星的氣體外殼在反覆的收縮、膨脹之中，最后終將被拋入太空中。

拋出的氣體在恒星附近形成彩色的云層，而在中心剩下裸露的核心。隨著越來(lái)越多的氣體外殼被拋離恒星，恒星裸露出來(lái)的層次不斷深入核心，露出部分的表面溫度也越來(lái)越高。當(dāng)露出的表面溫度大約達(dá)到30,000K時(shí)，就會(huì)有足夠紫外線光子將大氣層中的原子游離，于是氣體開(kāi)始產(chǎn)生受激輻射，行星狀星云便誕生了。

生命期行星狀星云中的氣體以每秒數(shù)千公里的速度向外漂移，當(dāng)氣體持續(xù)向外膨脹的同時(shí)，因?yàn)楹阈堑馁|(zhì)量不足以讓核心收縮至溫度能引發(fā)碳和氧進(jìn)行核聚變所需要的溫度，中心的恒星會(huì)因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)的停止而開(kāi)始逐漸冷卻。一旦核心的表面溫度低至不足以釋放出足夠的紫外線讓越來(lái)越遙遠(yuǎn)的氣體發(fā)光，云氣將不再被看見(jiàn)，這顆恒星就成為白矮星，而氣體的云氣也將重組。一個(gè)典型的行星狀星云從誕生到重組，大約只需要10,000年的時(shí)間。

主要特點(diǎn)行星狀星云是恒星晚年時(shí)的產(chǎn)物。行星狀星云實(shí)際上是由即將消亡的恒星拋出的氣體組成的。在整個(gè)恒星生命的最后階段，恒星依靠位于內(nèi)核外面的殼層中的氦進(jìn)行聚變反應(yīng)提供能量。這個(gè)過(guò)程很不穩(wěn)定。在內(nèi)部的劇烈動(dòng)蕩和輻射壓力等共同作用下，已經(jīng)膨脹并且相互間結(jié)合的很松散的恒星表面層被拋入太空，這就形成了行星狀星云。被拋到太空的物質(zhì)非常多，以每秒1000公里的高速運(yùn)動(dòng)，形成一股強(qiáng)勁的“風(fēng)”。組成星云的這些物質(zhì)雖然很稀薄，但質(zhì)量很大。在銀河系中，平均每年都有一個(gè)新的行星狀星云誕生。自18世紀(jì)以來(lái)，天文學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)了大約1500個(gè)行星狀星云的圖像，并對(duì)它們進(jìn)行了編目分類(lèi)。另外，可能還有大約1萬(wàn)個(gè)行星狀星云隱藏在銀河系稠密的塵埃云后面。

行星狀星云有各種復(fù)雜形狀，它們幾乎都具有對(duì)稱(chēng)性。它擁有五彩繽紛的氣體云，是天文學(xué)中最壯麗的景觀之一。關(guān)于星云的形成和發(fā)展過(guò)程的研究正在繼續(xù)，有多種模型，但都不能正確地解釋所有觀測(cè)結(jié)果。

最初的“互動(dòng)恒星風(fēng)假說(shuō)”模型認(rèn)為，高速的恒星風(fēng)沖入前方低速的恒星風(fēng)時(shí)，將在兩者的交接面形成一個(gè)稠密的壓縮氣體圈。這種模型對(duì)圓形和近圓形的行星狀星云給出了滿意的解釋。但根據(jù)觀測(cè)，圓形的行星狀星云只占總數(shù)的10%，更多的是扁、長(zhǎng)的形狀。

在“互動(dòng)恒星風(fēng)假說(shuō)”的修正模型中，假設(shè)低速恒星風(fēng)如今赤道位置形成了厚密的環(huán)。由于這個(gè)環(huán)的影響，高速恒星風(fēng)強(qiáng)烈偏轉(zhuǎn)，形成呈鏡像對(duì)稱(chēng)的沙漏形狀。在計(jì)算機(jī)模擬中，這一模型圓滿地解釋了到1993年所發(fā)現(xiàn)的所有形狀。

星系內(nèi)循環(huán)行星狀星云在星系的演化中扮演著重要的角色。在早期的宇宙中幾乎全是氫和氦。但是恒星能經(jīng)由核聚變產(chǎn)生重元素，行星狀星云的氣體因而包含了極大比例的碳、氮和氧。并且經(jīng)由擴(kuò)展與星際物質(zhì)混合在一起，因而豐富了其中的重原素含量。天文學(xué)家稱(chēng)這種過(guò)程為金屬化。在之后誕生的恒星，一開(kāi)始就會(huì)有比較多的重元素。即使如此，重元素的含量在恒星內(nèi)所占的比例依然很低，但對(duì)恒星的演化已足以造成重大的影響。在宇宙的早期誕生，重元素含量比較低的恒星被稱(chēng)為第二星族，而較年輕的含有較多重元素的恒星被稱(chēng)為第一星族。

觀測(cè)史行星狀星云通常是黯淡的天體，而且沒(méi)有一個(gè)是裸眼能夠看到的。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的行星狀星云是位于狐貍座的啞鈴星云，在1764年被查爾斯·梅西耶發(fā)現(xiàn)并且被編為其目錄中的第27號(hào)（M27）。早期觀測(cè)用的望遠(yuǎn)鏡分辨率都很低，M27和稍后被發(fā)現(xiàn)的行星狀星云看起來(lái)與氣體行星相似，因此，天王星的發(fā)現(xiàn)者威廉·赫歇爾就將她們稱(chēng)為行星狀星云。雖然，我們已經(jīng)知道她們與行星完全不同，但這個(gè)名稱(chēng)已經(jīng)成為專(zhuān)有名詞，因而沿用至今。

直到19世紀(jì)使用分光鏡觀測(cè)行星狀星云的光譜之后，它的本質(zhì)才開(kāi)始為人所了解。威廉·赫金斯是其中一位最早研究天體光譜的天文學(xué)家，他使用棱鏡來(lái)觀測(cè)光譜。他的觀測(cè)顯示天體的光譜在連續(xù)光譜中有許多黑暗的吸收線疊加在其中，稍后他又發(fā)現(xiàn)了許多看似星云的天體，例如仙女座大星云，也有相似的光譜，而我們知道有些當(dāng)時(shí)所謂的星云其實(shí)就是星系。

然而，當(dāng)他觀測(cè)貓眼星云時(shí)，他發(fā)現(xiàn)貓眼星云的光譜與別的十分不同。在貓眼星云和類(lèi)似天體的光譜中只有少量發(fā)射譜線 。其中最明顯的是波長(zhǎng)500.7 納米的一些譜線，但卻不能與當(dāng)時(shí)所知的任何元素譜線吻合。起初他猜想這是一種未知元素的譜線，并將之命名為nebulium─如同導(dǎo)致在1868年發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜中的氦譜線的猜想。

然而，當(dāng)氦元素從太陽(yáng)光譜中被發(fā)現(xiàn)后不久，就在地球上被尋獲了，可是假設(shè)的nebulium卻沒(méi)有。在20世紀(jì)初期，亨利·諾里斯·羅素提出那不是一種新元素，500.7納米的譜線是一種已知的元素處在我們不熟悉的環(huán)境下產(chǎn)生的譜線。

1920年代，物理學(xué)家顯示氣體在極端低密度下，電子被激發(fā)后能停留在原子或離子的亞穩(wěn)態(tài)上，并經(jīng)由躍遷產(chǎn)生譜線，但在密度較高的環(huán)境中，因?yàn)榕鲎差l繁，這些能階上的電子還來(lái)不及躍遷就被撞離了，當(dāng)電子從氧離子（O2+ 或 OIII）的亞穩(wěn)態(tài)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生500.7納米的譜線。像這種只能在非常低密度的氣體中產(chǎn)生的譜線稱(chēng)為禁線（forbidden lines）。因此，分光鏡觀測(cè)到的這種譜線表示星云是由極端稀薄的氣體組成的。

如下面進(jìn)一步談?wù)摰降模行菭钚窃浦行牡暮阈欠浅?，但是亮度卻非常低，暗示它一定很小。恒星只有用盡了核燃料才能崩潰成這么小的的星體，因此行星狀星云被認(rèn)為是恒星演化的最后階段。光譜的觀測(cè)顯示所有的行星狀星云都在膨脹中，因此出現(xiàn)行星狀星云是由恒星在生命結(jié)束前將氣體的外殼投擲入太空中所形成的想法。

在20世紀(jì)未，科技的進(jìn)步令我們進(jìn)一步了解行星狀星云。太空望遠(yuǎn)鏡允許天文學(xué)家研究可見(jiàn)光之外的電磁波。這是因?yàn)榇髿鈱又蝗菰S無(wú)線電波和可見(jiàn)光通過(guò)。以紅外線和紫外線 研究行星狀星云，可以更精確地測(cè)量出它們的溫度、密度和豐度 。CCD技術(shù)能測(cè)量出更暗的、過(guò)去測(cè)量不到的譜線。從地面觀測(cè)到的星云都是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且形狀規(guī)則。但通過(guò)在地球大氣層之上的哈柏太空望遠(yuǎn)鏡 ，許多之前所未見(jiàn)的、極端復(fù)雜的星云形態(tài)與結(jié)構(gòu)也顯露出來(lái)。

在摩根-肯納光譜分類(lèi)的系統(tǒng)下，行星狀星云被歸類(lèi)在型態(tài)-P，但實(shí)際上很少會(huì)用到這樣的光譜標(biāo)示。

研究課題行星狀星云研究中的一個(gè)長(zhǎng)期問(wèn)題就是在多數(shù)情況下，它們的距離都未能精確的確定。距離最近的行星狀星云可以通過(guò)測(cè)量它們膨脹視差確定它們的距離。時(shí)間相差數(shù)年的高分辨率觀測(cè)可以顯示出他們垂直與視線方向的膨脹，多普勒效應(yīng)的光譜觀測(cè)可以揭示它們?cè)谝暰€方向上的膨脹。將張角的擴(kuò)大和推算出的膨脹速度進(jìn)行比較就可以得出星云的距離。

星云形狀多樣性的產(chǎn)生原因是一個(gè)備受爭(zhēng)議的課題。人們相信以不同速度離開(kāi)恒星的物質(zhì)之間的相互作用產(chǎn)生了大多數(shù)觀測(cè)到的形狀。然而，有些天文學(xué)家相信中心聯(lián)星是更復(fù)雜、極端的行星狀星云產(chǎn)生的原因。一些行星狀星云已被證實(shí)擁有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，一如 Grigor Gurzadyan 在 1960 年代所提出的假說(shuō)。電離氣體的磁相互作用可能是產(chǎn)生一些行星狀星云的形狀的原因。

確定星云中金屬豐度有兩種方法。它們以來(lái)與不同類(lèi)型的譜線——復(fù)合線和碰撞激發(fā)線。這兩種方法得出的結(jié)果之間有時(shí)會(huì)存在重大的差異。一些天文學(xué)家通過(guò)行星狀星云內(nèi)部細(xì)小的溫度波動(dòng)來(lái)解釋這種現(xiàn)象；其他人則認(rèn)為溫度效應(yīng)不能導(dǎo)致那么大的差異，并提出了存在氫含量非常低的低溫扭結(jié)的假說(shuō)。但是，這種扭結(jié)目前尚未被發(fā)現(xiàn)。

典型星云環(huán)狀星云除了土星環(huán)外，環(huán)狀星云(M57)可能是天空中最著名的環(huán)狀天體了。 這個(gè)外觀單純且優(yōu)雅的行星狀星云，可能是我們從地球看出去的視線恰好穿過(guò)筒狀云氣的投影結(jié)果，而這團(tuán)云氣是由一顆垂死的中央星所拋出來(lái)的。 哈伯傳家寶計(jì)劃的天文學(xué)家，使用太空望遠(yuǎn)鏡所拍攝的數(shù)張影像制作出這張精彩的高解析照片，影像所選用的色澤是用來(lái)標(biāo)示這團(tuán)恒星壽衣的溫度分布。藍(lán)色代表靠近高溫中心星區(qū)域的熾熱氣體，慢慢地轉(zhuǎn)變?yōu)檩^外面也是較低溫的綠色和黃色區(qū)域，以及最邊緣也是最低溫的紅色氣體。除此之外，在星云的邊緣附近，還可以看到許多黝黑的條狀結(jié)構(gòu)。 環(huán)狀星云位在北天的天琴座(lyra)內(nèi)，大小約為一光年，距離我們約有2000光年遠(yuǎn)。

啞鈴星云在全天的行星狀星云中，狐貍座啞鈴星云無(wú)疑是最美麗的一個(gè)，它列于梅西耶星團(tuán)星云星表的第27位，故又稱(chēng)M27星云。在行星狀星云中它并不是最大的，也不是最亮的。由于較大的行星狀星云均比較暗，而最亮的行星狀星云又很小，因此狐貍座的啞鈴星云就成為最容易觀測(cè)的行星狀星云了。在天箭座γ星以北3°處很容易找到M27。甚至用小望遠(yuǎn)鏡都可以一下子辨認(rèn)出來(lái)。它的赤道坐標(biāo)為：赤經(jīng)19時(shí)59.6分；赤緯+22°43′(2000.0)。角大小為8′*4′，距離為300秒差距，975光年。 狐貍座啞鈴星云是個(gè)很美麗的天體。很明亮，視星等為7.6 等。在滿布恒星的星空背景中仍顯得很突出，它的形狀象兩個(gè)圓錐頂對(duì)頂對(duì)接起來(lái)的啞鈴，因此被稱(chēng)為啞鈴星云。用口徑6 英寸的望遠(yuǎn)鏡觀看，顯得非常清晰動(dòng)人。 當(dāng)用更大的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)，能夠看到柔和的藍(lán)綠色的光暈包圍在“啞鈴”的周?chē)?。用大望遠(yuǎn)鏡照相觀測(cè)表明，光暈的長(zhǎng)軸方向的方位角為125°，12等的核星很明顯地靠近啞鈴形的西邊緣，不過(guò)，天文學(xué)家維波注意到那里有幾顆和星云并無(wú)物理聯(lián)系的暗星。那顆12等的核星是很難辨認(rèn)出來(lái)的。另外，在啞鈴星云以北25′處，僅有一顆5 等星，它就是狐貍座14星。

愛(ài)斯基摩星云愛(ài)斯基摩星云又名為NGC 2392，它是天文學(xué)家威廉·赫歇爾在1787年發(fā)現(xiàn)的，由于從地面看去，它像是一顆載著愛(ài)斯基摩毛皮兜帽的人頭，所以得到了這種昵稱(chēng)。在2000年時(shí)，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡為它拍攝了一張照片，發(fā)現(xiàn)這個(gè)星云具有非常復(fù)雜的云氣結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的成因仍然不完全清楚。無(wú)論如何，愛(ài)斯基摩星云是個(gè)如假包換的行星狀星云，而影像中的云氣是由一顆很像太陽(yáng)的恒星在一萬(wàn)年前拋出來(lái)的外層氣殼。影像中清楚可見(jiàn)的星云內(nèi)層絲狀結(jié)構(gòu)，是強(qiáng)烈恒星風(fēng)所拋出的中心星物質(zhì)，而外層碟狀區(qū)，有許多長(zhǎng)度有一光年長(zhǎng)的奇特橘色指狀物。

貓眼星云貓眼星云（Cat's Eye Nebula, NGC 6543）位于天龍座。

這個(gè)星云特別的地方，在于其結(jié)構(gòu)幾乎是所有有記錄的星云當(dāng)中最為復(fù)雜的一個(gè)。從哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍得的圖像顯示，貓眼星云擁有繩結(jié)、噴柱、弧形等各種形狀的結(jié)構(gòu)。 這個(gè)星云是最被廣為研究的星云之一，它的視星等為+8.1，擁有高表面光度。其赤經(jīng)及赤緯分別為17h 58.6m及+66°38'，其高赤緯度代表北半球的觀測(cè)者可較易看到。不少大型望遠(yuǎn)鏡均坐落于北半球地區(qū)范圍，由于該星云處于接近正北黃極點(diǎn)的位置，在良好天氣的情況下，只要在黃極點(diǎn)附近尋找，應(yīng)該不難找到。

較亮的內(nèi)星云部分直徑約為20角秒，其擴(kuò)張星云暈物質(zhì)直徑約為386角秒（6.4角分）。它的星云暈物質(zhì)是原有恒星演化為紅巨星階段時(shí)噴出的。 根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，星云主體的密度約為每立方厘米有5,000顆粒子，溫度約為8,000 K1，外層星云暈的溫度更高，達(dá)15,000 K，而密度方面則比內(nèi)部更低。 星云中央擁有一顆O型恒星，其溫度約為80,000 K，光度約為太陽(yáng)的10,000倍，半徑為太陽(yáng)的0.65倍。據(jù)光譜學(xué)分析，由于受恒星風(fēng)的影響，中央恒星的質(zhì)量正以每秒20兆噸的速度不斷流失，相等于每年3.2×10^-7太陽(yáng)質(zhì)量，恒星風(fēng)的風(fēng)力時(shí)速為每秒1,900公里。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，中央恒星的質(zhì)量與太陽(yáng)差不多，約為一個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，演化前的恒星質(zhì)量估計(jì)約為太陽(yáng)的五倍。

初形成星云美國(guó)航天局利用哈勃望遠(yuǎn)鏡在宇宙深處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)行星狀星云，美國(guó)NASA航天局將其命名為：Hen 3-1475。宇宙中有非常多漂亮、迷人的天體，而近日美國(guó)NASA透漏，他們?cè)谟钪嫔钐幇l(fā)現(xiàn)了一個(gè)行星狀的星云正在逐步的形成，而這個(gè)天體是目前宇宙中發(fā)現(xiàn)最漂亮、最迷人的天體之一。

之所以稱(chēng)之為行星狀星云，是因?yàn)檫@個(gè)星云的外形酷似行星，非常漂亮，在美國(guó)航天局第一次發(fā)現(xiàn)這個(gè)星云的時(shí)候，它正在快速的形成、擴(kuò)大，這個(gè)星云有著自己的能量和光源，它利用自身內(nèi)核的輻射來(lái)產(chǎn)生熱和光，但是它也跟太陽(yáng)一樣，在快速的消耗著自己的“壽命”，脫掉氣體“外殼”之后，星云內(nèi)部的物體將擁有足夠的能量在產(chǎn)生光亮。

每一個(gè)行星狀星云都有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，Hen 3-1475也不例外，因?yàn)榭茖W(xué)家完整的觀測(cè)了整個(gè)行星狀星云的形成過(guò)程，這對(duì)人類(lèi)了解這個(gè)行星狀星云的前世今生都會(huì)有所幫助。可以通過(guò)哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)，恒星的外殼并沒(méi)有完全剝落，這是因?yàn)闆](méi)有足夠的熱量來(lái)達(dá)到這個(gè)結(jié)果，這樣就形成了電離氣體的外殼，成為了一個(gè)沒(méi)有足夠光亮的外殼。如果一定外來(lái)光的反射，這個(gè)時(shí)候的恒星外殼是完好無(wú)損的，那么就會(huì)出現(xiàn)星云發(fā)光的情況，最終形成一個(gè)行星狀星云。

Hen 3-1475位于人馬座約18,000光年，而且正在遠(yuǎn)離地球。這個(gè)行星狀星云中央的恒星的光亮度超過(guò)了太陽(yáng)系中的太陽(yáng)12,000倍以上。這個(gè)行星狀星云有個(gè)非常明顯的特色，那就是其中央有數(shù)量眾多的恒星和兩個(gè)S形的極區(qū)導(dǎo)致中央恒星周?chē)嬖谥S多的塵埃環(huán)。這些塵埃環(huán)的速度高達(dá)每秒數(shù)百公里。

雙極噴流的形成需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，而這個(gè)問(wèn)題一直困擾著美國(guó)天文學(xué)家。一個(gè)球形恒星是如何形成這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的？最近的研究表明，形成雙極噴流的原因主要是因?yàn)橹醒牒阈窃斐傻?，?dǎo)致噴出的氣體朝著相反的方向移動(dòng)，每千年發(fā)生一次改變。最終形成了雙極噴流的形態(tài)。

其它下面列出了已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一部分行星狀星云：

|| || 梅西耶的分類(lèi)星云和星團(tuán)新總表

環(huán)球時(shí)報(bào)特約記者汪易報(bào)道 據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)11日消息，日前，美國(guó)宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的第二代廣角及行星相機(jī)拍攝到一組圖片，其中一張圖片清晰地展現(xiàn)一個(gè)行星狀星云酷似"宇宙巨眼"。此亮麗星云實(shí)際上是由鮮艷的氣體和灰塵構(gòu)成的，名為科胡特克4-55行星狀星云（簡(jiǎn)稱(chēng)K4-55）。這張圖片是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在美國(guó)東部時(shí)間拍攝，并于10日最新發(fā)布的。

物理特性典型大小行星狀星云典型的大小約為一光年，并包含極端稀薄的氣體，密度約為每立方厘米一千顆粒子，僅僅是地球大氣層密度的百億兆（1024）分之一。年輕的行星狀星云密度會(huì)比較高，可以達(dá)到每立方厘米十萬(wàn)顆粒子。云氣成長(zhǎng)時(shí)，他們的膨脹將導(dǎo)至密度的下降。

形態(tài)一般而言，行星狀星云是對(duì)稱(chēng)且?guī)缀跏乔蛐蔚模沁€是存在著各種各樣的形狀和非常復(fù)雜的形式。大約有10%的行星狀星云有強(qiáng)大的偶極性，和少數(shù)的有不對(duì)稱(chēng)性，甚至有一個(gè)是長(zhǎng)方形的。各種不同形狀的成因還沒(méi)有被完全了解，但有可能是中心恒星是雙星所造成的重力交互作用。另一種可能則是行星擾亂了恒星形成星云時(shí)的物質(zhì)噴流。在2005年1月，天文學(xué)家宣布在二個(gè)行星狀星云中心的恒星探測(cè)到了磁場(chǎng)，并且假設(shè)這些磁場(chǎng)能部份或完全的解釋她們特殊的形狀。

溫度來(lái)自恒星中心的輻射能將云氣加熱至10,000K。與直觀不同的是，離中心越遠(yuǎn)的云氣溫度越高，這是因?yàn)槟芰吭礁叩墓庾釉讲灰妆晃铡Ｋ?，能量較低的光子會(huì)先被吸收，而能抵達(dá)外圍的幾乎都是能量較高的光子，而能量越高的光子，能讓氣體的溫度越高。

結(jié)構(gòu)星云也可以用物質(zhì)邊界或輻射邊界來(lái)描述，依據(jù)這種違反直觀的術(shù)語(yǔ)，前者在云氣中沒(méi)有足夠的物質(zhì)來(lái)吸收來(lái)自恒星輻射的紫外線光子，而能看見(jiàn)的都是充滿離子的部份；后者則是沒(méi)有足夠的來(lái)自中心恒星的紫外線光子，讓包圍著恒星擴(kuò)散的前緣被游離，于是在其外的氣體便成為中性的原子。

因?yàn)樵谛行菭钚窃浦械臍怏w都是游離的等離子，磁場(chǎng)的作用便影響重大，會(huì)使等離子和纖維結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定。

數(shù)量分布在我們銀河系二千億顆的恒星中，已知大約有1,500個(gè)行星狀星云存在其間。由于生命期與恒星的壽命相比是非常的短暫，因此非常稀有。被發(fā)現(xiàn)的行星狀星云都分布在銀河的平面上，并大量集中在銀河中心的附近。在星團(tuán)中被發(fā)現(xiàn)的數(shù)量很少，只有一、兩個(gè)被知道的例子。

在現(xiàn)代天文學(xué)中，CCD幾乎已經(jīng)完全取代了攝影底片，在最后一次使用柯達(dá)TP 2415底片的巡天觀測(cè)中，配合高品質(zhì)的濾色片，用幾乎在所有的行星狀星云中都是最明顯的輻射線，也就是以氫最明亮的發(fā)射譜線來(lái)篩檢，發(fā)現(xiàn)了許多的行星狀星云。

研究問(wèn)題行星狀星云的距離通常很難測(cè)量1。距離較近的行星狀星云，可以經(jīng)由測(cè)量其膨脹速度，來(lái)測(cè)量出它的距離。采取相隔數(shù)年的高解析觀測(cè)，可以顯示星云在垂直視線方向上的擴(kuò)展，而觀測(cè)光譜的多普勒頻移可以得知在視線方向上的速度。比較膨脹的角度和擴(kuò)張的速度，就可以揭露到星云的距離。

問(wèn)題是如何產(chǎn)生種類(lèi)繁多且形狀各異的行星狀星云，這還是個(gè)有爭(zhēng)議性的話題。理論上，以不同速度離開(kāi)恒星的物質(zhì)，彼此之間的交互作用是可以產(chǎn)生觀測(cè)到的各種形狀。然而，有些天文學(xué)家假設(shè)外觀更復(fù)雜、更極端的行星狀星云應(yīng)該是靠近的聯(lián)星造成的。有幾個(gè)呈現(xiàn)出強(qiáng)大的磁場(chǎng)，它們和電離氣體的交互作用可以解釋一些行星狀星云的形狀。

測(cè)量星云中的金屬豐度有兩種主要的方法，都是依靠復(fù)合線和碰撞所激發(fā)的譜線。但是，這兩種方法的結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的歧異。這或許可以用行星狀星云內(nèi)部都存在著一些溫度擾動(dòng)來(lái)解釋?zhuān)坏行┨蟮牟町惥蜔o(wú)法用溫度來(lái)解釋。有些假設(shè)存在著非常小的氫冷凝結(jié)點(diǎn)，來(lái)解釋觀測(cè)到存在的現(xiàn)象。然而，迄今尚未觀察到這種結(jié)點(diǎn)。