Chapter 3 恒星、超新星和行星状星云

恒星是一团球状的发光等离子体。恒星被它们自身的引力束缚在一起。我们能看到恒星是因为它们内部的热核聚变反应。恒星生命周期的每一个阶段，都会产生不同特征的电磁辐射。

超新星以及行星状星云是特定大小的恒星衰老后产生的。当恒星到达生命终点的时候，所发出的惊人的可见光使得其从极其遥远的地方都可以被观测到。正因为它们如此明亮，才成为哈勃空间望远镜的主要观测目标。

N6946–BH1变成了一个黑洞

N6946–BH1，一颗质量为太阳25倍的恒星，在2009年突然变亮，然后消失了。科学家们用大型双筒望远镜（Large Binocular Telescope，LBT）、哈勃空间望远镜以及斯皮策空间望远镜进行观测后得出的结论是，这颗恒星肯定变成了一个黑洞。通常情况下，当一颗超巨型恒星变成超新星时，它会很容易看到的。N6946–BH1看起来是向内爆炸了，艺术家根据哈勃这一研究成果绘制了右边的想象图。

艺术家想象图：成为黑洞的N6946–BH1

图片来源：NASA/ESA/P. Jeffries （STScI）

PIAO3519：仙后A

PIAO3519，也被称为仙后A，是一个超新星残骸，位于仙后座，距离我们大约1万光年。大约320年前，这颗超新星在夜空中肉眼可见。现在，唯一剩下的是一颗勉强可被探测到的中子星。这是一张结合了哈勃以及NASA的另外两台空间望远镜的观测数据合成的假彩色图像（下图）。斯皮策空间望远镜的红外线数据是红色的，哈勃空间望远镜的可见光数据是黄色的，而钱德拉X射线天文台的数据是绿色和蓝色的。

仙后A的假彩色图像

图片来源：NASA/JPL-Caltech/STScI/CXC/SAO

恒星形成的迹象

一片发着光的星云通常是新的恒星正在诞生的标志。这张超新星残骸的图像（下图）来自哈勃的第二代大视场行星照相机，是大麦哲伦星系中一颗爆炸的超新星的遗迹。超新星爆炸的残骸通常会成为恒星的摇篮。

大麦哲伦星系中一颗爆炸的超新星的遗迹

图片来源：NASA/JPL/Hubble Heritage Team （STScI/AURA）

环状星云（M57）

这张拍摄于1998年的图像，是哈勃用第二代大视场行星照相机拍摄的，视线直接穿过一颗濒死恒星的中心。星云的边缘有长条的团块状物质聚集。图像是用三张黑白图像合成的，每一张图像被重新赋予了不同的颜色：蓝色的中心，是由炽热的氦组成的，围绕着中心濒临死亡的恒星；绿色显示为离子化的氧；而红色部分为离子化的氮气，来自于冷却的气体。这些气体都被来自于明亮的濒死恒星的紫外辐射所激发照亮。

一颗濒死恒星——M57

图片来源：NASA/JPL- Caltech/ESA,and the Hubble Heritage Team （STScI/AURA）

恒星和博克球状体

这张IC2944的图像由哈勃的第二代大视场行星照相机摄于1999年，是半人马座一片恒星形成区域里的博克球状体（暗星云）及明亮的恒星。这些球状体是由天文学家A.D.萨克莱（A. D. Thackeray）发现的，通常和氢发射及恒星形成区有关联。其中的两片暗星云看起来有重叠。这些球状体看起来是新的恒星形成过程的一部分。IC2944离我们相对较近，大约5900光年。

博克球状体及明亮的恒星

图片来源：NASA and The Hubble Heritage Team, NASA, andThe Hubble Heritage Team （STScI/AURA） Acknowledgment: Bo Reipurth （University of Hawaii） （STScI/AURA）

原行星状星云

恒星生命周期的原行星状星云阶段的典型标志，就是外层的物质被驱散出去形成星云，并被内部恒星的紫外光所照亮。原行星状星云很罕见，因为它们仅仅是恒星在形成行星状星云之前很短暂的一个阶段。这些难得一见的图像有助于我们研究恒星演化的这一阶段。

罕见的原行星状星云

图片来源：NASA/JPL

最炽热的白矮星之一

行星状星云NGC2440中包含的白矮星，是已知最炽热的白矮星之一，表面温度达到几乎20万摄氏度。非圆形的外形说明它周期性地向不同的方向抛射出大量的物质。

在这张图中，蓝色标志着高浓度的氦，蓝绿色为氧，红色显示的是氮和氢。

像蝴蝶一样的行星状星云NGC2440

图片来源：NASA/JPL/STScI/AURA

猫眼星云：美丽的尘埃外壳

这是一张NGC6543的细节图像（下图），它也被非正式地称为“猫眼星云”。这是一片形态复杂的星云，也是最早被发现的行星状星云之一。它有同心的气体壳层，高速气体的喷流，以及冲击波导致的气体团块。基于这些观察，科学家认为中心恒星在一系列规律性的间隔中喷射出大量的物质，从而形成了这些同心的尘埃壳层。

猫眼星云

图片来源：NASA/ESA/STScI

螺旋星云：PIAO3678

一个类似地球大小的白矮星居于这个行星状星云的中心，它放射出的巨量紫外辐射将其抛出的气体加热。由来自哈勃空间望远镜的数据（可见光数据）和斯皮策空间望远镜的数据（红外线数据）合成了这张假彩色图像（下图）。图像中心的蓝色区域最热，黄色次之，红色是温热的。人们确信，出于某种机理，紫外线在红色区域受到了遮挡，从而使这些区域可以保持冷却。

螺旋星云

图片来源：NASA/JPL-Caltech/ESA

船底座海山二星：双星

这张图像由哈勃空间望远镜上的空间望远镜成像摄谱仪（STIS）所摄，图中显示了一对巨型恒星——双星，其中一颗比另一颗更为巨大。图中可以看到来自它们爆发产生的离子喷流。这些爆发在过去的200年中被持续地观测到，有时甚至肉眼可见。双星在1858年后亮度逐渐减弱到不可见，在20世纪90年代再次出现，并且它的亮度在1998年和1999年再次翻倍。

双星，可以看到它们爆发产生的离子喷流

图片来源：NASA, ESA and the Hubble SM4 ERO Team

恒星之死：葫芦星云

葫芦星云也被称为臭鸡蛋星云，因为它含有大量的硫，而硫化氢（原文仅仅提到硫，但是考虑到氢在宇宙中的普遍存在，显然那里也存在硫化氢。臭鸡蛋的臭味来自于硫化氢，而不是硫，尽管硫也有不同的刺激性味道。——译者注）闻起来就像是臭鸡蛋。这片星云是一颗红巨星在临近死亡时向行星状星云转变的结果。恒星正在向周围的太空喷射出它的外层气体和尘埃。它正处于一个被称为原行星状星云的短暂阶段，最后会变成一片真正的行星状星云。

葫芦星云

图片来源：ESA/Hubble & NASA, Acknowledgement: Judy Schmidt

蟹状星云脉冲星和超新星遗迹

位于星云中间的中子星（右图中间两颗最亮的星星中位于右边的那颗）就是蟹状星云脉冲星，和我们的太阳具有相同的质量。但是它的直径仅仅几英里，比起我们的太阳渺小如芥子微尘。蟹状星云脉冲星最早于1054年由中国人观察并记录下来。现在，通过业余天文望远镜都可以观察到它。脉冲星发射出脉冲式的电磁辐射和带电粒子，其中一些带电粒子形成细丝状的结构。它每秒钟自转30次，拥有一个极其强大的磁场，是当初SN1054超新星的遗迹。之所以被称为脉冲星，是因为从地球的角度观察，当它自转时，它的电磁辐射扫过地球看起来就像是高频脉冲。天文学家可以利用这样的脉冲星来研究引力波。

蟹状星云脉冲星

图片来源：NASA and ESA