[科普中國]-發(fā)射星云

簡介

發(fā)射星云（Emission nebula）由星際氣體組成的發(fā)光的云。光譜中在很弱的連續(xù)背景上有許多發(fā)射線的亮星云。發(fā)射線主要由氫、氦、氧、硫、氖和鐵的原子和離子產(chǎn)生，其中有些是禁線。在發(fā)射星云內(nèi)或近旁總有一顆或一群高溫恒星，光譜型屬O、B0或B1（見恒星光譜分類），在這些星的紫外輻射作用下，星云中的氣體被激發(fā)而發(fā)光。發(fā)射星云由氣體和塵埃組成，前者估計占星云總質(zhì)量的99%，后者只有1%。

發(fā)射星云是能輻射出各種不同色光的游離氣體云(也就是所謂的等離子)，造成游離的原因通常是來自鄰近恒星輻射出來的高能量光子。這些不同的發(fā)射星云有些類型是H II區(qū)，也就是年輕恒星誕生的場所，大質(zhì)量恒星的光子是造成游離的來源；而行星狀星云是垂死的恒星拋出來的外殼被曝露的高熱核心加熱而被游離的。1

誕生過程通常，一顆年輕的恒星在誕生的過程中都會造成周圍的部分氣體游離，雖然只有質(zhì)量大且熱的恒星能造成大量的游離，但一群年輕的星團經(jīng)常也可以造成相同的結(jié)果。星云的顏色取決于化學(xué)組成和被游離的量，由于在星際間的氣體絕大部分都是在相對下只要較低能量就能游離的氫，所以許多發(fā)射星云都是紅色的。如果有更高的能量能造成其他元素的游離，那么綠色和藍色的云氣都有可能出現(xiàn)。經(jīng)由對星云光譜的研究，天文學(xué)家可以推斷星云的化學(xué)元素。大部分的發(fā)射星云都有90%的氫，其余的部份則是氦、氧、氮和其他的元素。

在北半球，最著名的發(fā)射星云是在天鵝座的北美洲星云(NGC 7000)和網(wǎng)狀星云(NGC 6960/6992)；在南半球最好看的則是在人馬座的礁湖星云M8/NGC 6523和獵戶座的獵戶星云(M42)。在南半球更南邊的則是明亮的卡利納星云(NGC 3372)。

發(fā)射星云經(jīng)常會有黑斑出現(xiàn)，這是云氣中的塵埃阻擋了光線造成的。 發(fā)射星云和塵埃的組合經(jīng)常會造成一些看起來很有趣的天體，而許多這一類的天體都會有傳神或有比喻的名稱，例如北美洲星云和錐星云。1

新形成的恒星在發(fā)出高能光子激發(fā)星際氣體發(fā)光的同時也會產(chǎn)生強力的星風(fēng)，改變星云的形狀。星云的顏色取決于化學(xué)組成和被游離的量，由于在星際間的氣體絕大部分都是只要較低能量就能游離的氫，所以許多發(fā)射星云都是紅色的。如果有更高的能量能造成其他元素的游離，那么綠色和藍色的云氣都有可能出現(xiàn)。經(jīng)由對星云光譜的研究，天文學(xué)家可以推斷星云的化學(xué)元素。大部分的發(fā)射星云都有90%的氫，其余的部份則是氦、氧、氮和其他的元素。

在發(fā)射星云中除大量熾熱氣體外，也包含少量氧化物和碳化物成分的細小顆粒——塵埃物質(zhì)。星云中的物質(zhì)密度，從暗星云中的每立方厘米十幾個原子到較亮星云中的幾百個、上萬個原子。它們的電子溫度一般在1萬度左右。銀河系中的發(fā)射星云大都分布在銀道面附近和旋臂上，屬于扁平次系（見銀河系次系），和一些年輕恒星群（如O星協(xié)）的分布是一致的。所以在發(fā)射星云和激發(fā)星之間，除能量供需關(guān)系外還存在著演化上的關(guān)系。暗星云本身并不發(fā)光，這給利用光學(xué)望遠鏡研究帶來了極大的限制，近年來隨著射電天文觀測的進展，科學(xué)家利用暗星云發(fā)射出的21厘米中性氫光譜，獲得了大量資料。大量的觀測發(fā)現(xiàn)，很多亮星云位于一個更大的暗星云之中，如人馬座大星云就包含有礁湖星云（M8）、鷹星云（M16）、歐米茄星云或稱馬蹄星云（M17）和三葉星云（M20）。它們很可能就是恒星誕生的地方。

發(fā)射星云經(jīng)常會有黑斑出現(xiàn)，這是云氣中的塵埃阻擋了光線造成的。 發(fā)射星云和塵埃的組合經(jīng)常會造成一些看起來很有趣的天體，而許多這一類的天體都會有傳神或有比喻的名稱，例如北美洲星云和錐星云2。

觀測進展氣體星云的一種。它們形狀大都很不規(guī)則，而且往往沒有明晰的邊界，所以又稱彌漫發(fā)射星云。在這些星云中間通常都有一個或一團光譜型早于B1的高溫恒星。這些熱星的豐富的紫外輻射使星云內(nèi)的氣體激發(fā)，從而產(chǎn)生光致電離而形成星云的發(fā)射光譜，所以稱為發(fā)射星云。哈根斯在十九世紀(jì)六十年代最先開始研究發(fā)射星云的光譜。他指出這類星云是由熾熱的氣體組成的，它們的光能量主要集中在一些發(fā)射線中。在這些發(fā)射線中，有一些是氫和氮的復(fù)合線，如紅區(qū)的Hα藍區(qū)的Hβ、和Hγ，以及常在某些高激發(fā)云中出現(xiàn)的一次電離氦線λ4686等；另外一些很強的綠線λ4959、λ5007，一次電離氮的紅線λ6548、λ6583，以及一次電離氧的紫外雙線λ3726、λ3729等，都是在發(fā)射星云光譜中經(jīng)常出現(xiàn)的。在發(fā)射星云的光譜中，也有一個由原子發(fā)射和塵埃反射形成的很弱的連續(xù)光譜。

在發(fā)射星云中除大量熾熱氣體外，也包含少量塵埃物質(zhì)。星云中的物質(zhì)密度，從暗星云中的每立方厘米十幾個原子到較亮星云中的幾百個、上萬個原子。它們的電子溫度一般在1萬度左右。銀河系中的發(fā)射星云大都分布在銀道面附近和旋臂上，屬于扁平次系（見銀河系次系），和一些年輕恒星群（如O星協(xié)）的分布是一致的。所以在發(fā)射星云和激發(fā)星之間，除能量供需關(guān)系外還存在著演化上的關(guān)系。射電天文觀測的進展，發(fā)現(xiàn)很多亮星云位于一個更大的暗星云之中，如人馬座大星云就包含有礁湖星云（M8）、鷹星云（M16）、歐米茄星云或稱馬蹄星云（M17）和三葉星云（M20）。它們很可能就是恒星誕生的地方。

星云覆蓋發(fā)射星云IC1396覆蓋大約數(shù)百光年，在影像的右上方可以看到混雜著熾熱的宇宙氣體以及黑色塵埃云。在這片區(qū)域內(nèi)的恒星距離地球只有3,000光年。這張廣角影像還捕捉到了周圍發(fā)射星云以及吸收星云。IC1396以及貫穿影像的紅光是由宇宙中的氫氣產(chǎn)生，被高能星光電離了的氫原子重新捕捉到電子后引起。黑暗的塵埃云是旋渦星系盤面內(nèi)普遍存在的濃密煙霧狀微粒團。在IC1396迷人的黑暗形狀內(nèi)，纏繞的象鼻星云位于星云中央右側(cè)。IC1396位于仙王座內(nèi)。

位于北天御夫座的發(fā)射星云IC 410，距離我們約12000光年。這個跨度超過一百光年的氣團，是由其內(nèi)部疏散星團NGC 1893的恒星風(fēng)和輻射雕塑而成，仿如一張斑駁陸離的鬼臉，顯示出宇宙森冷肅殺的一面。照片中心區(qū)域，星云暗斑下方的白色亮點就是活力四射的NGC1893，它的年齡只有四百萬年。照片中七點鐘方向，那兩道蝌蚪狀的亮黃褐色窄帶，是密度很高的物質(zhì)流，它們的尾部指離星云的中心區(qū)，長度約為10光年左右，將來會有許多恒星從中誕生。在這幅窄波段疊加照片中，紅色、綠色和藍色分別表示硫、氫、氧等原子的輻射。

鄰近星系銀河系的鄰近星系大麥哲倫云中一個巨人的發(fā)射星云，形狀像一只蜘蛛。大麥云位于劍魚座和山案座兩個星座的交界處，跨越了兩個星座.距離我們16萬光年。蜘蛛星云位于劍魚座，是大麥云中最醒目的天體。盡管這只“宇宙蜘蛛”（蜘蛛星云）的距離比火鳥星云(獵戶座大星云M42)要遠100多倍，但是看上去與火鳥星云一樣明亮。假如將它放在火鳥星云的位置上，那它在犬空中的張角將有30度，相當(dāng)于60個滿月的寬度。

著名發(fā)射星云在北半球，最著名的發(fā)射星云是在天鵝座的北美洲星云(NGC 7000)和網(wǎng)狀星云(NGC 6960/6992)；

在南半球最好看的則是在人馬座的礁湖星云M8/NGC 6523和獵戶座的獵戶星云(M42)；

在南半球更南邊的則是明亮的卡利納星云(NGC 3372)。