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2018-11-20

变光星云:原恒星造就的独特风景线

归档于: 天文空间科学, 知识理论 @ 5:05 pm

就个人而言,“变光星云”(Variable Nebula)这个名词其实很早之前就听说过了;像哈勃变光星云(NGC 2261)与欣德变光星云(NGC 1555)的名气哪怕在业余爱好者中也并不算小。不过关于这类天体的本质,自己倒是一直也没有多想过。不过最近看了《天空与望远镜》杂志的一篇报道,称一个十余年前刚刚被美国业余爱好者Julian McNeil发现的变光星云在短短十几年间突然增亮又几乎完全消失,兴趣就此勾起,在此随手写上一篇。

欣德变光星云。(图片版权:Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona)

天空中著名的星云,如猎户星云、三叶星云、鹰状星云等,大都属于发射星云之列。这些天体由自身能够发光的电离气体组成,其颜色反映了星云组分的化学性质,如常见的红色就源于氢原子轨道跃迁而发出的H-α光。而变光星云则属于另一类——反射星云。顾名思义,它们自身不能发出可见光,而是由反射的邻近星光照亮。在这种情况下,星光能量并不足以将气体云电离,不过云中的尘埃却可以让光线发生散射。所以与发射星云不同,反射星云的色彩反映了将它照亮的星光本身的性质。

那么如果照亮反射星云的恒星本身辐射并不稳定,星云也自然就表现出了光变——这就是变光星云的起源。这样一来,研究变光星云等于为研究变星的行为铺就了一条更直观的道路,毕竟弥漫星云的亮度变化要比一个单独的暗淡点源惹眼得多,何况埋藏在云中的恒星有些时候可见度也并不是那么理想。

哈勃变光星云的亮度变化。(图片提供:Philipp Keller and Christian Fuchs)

像哈勃变光星云与欣德变光星云就都是由云中的金牛T型星照亮的,其中后者的光源更是这类年轻星体的原型。这样的恒星非常年轻,年龄只有数百万年,正在沿林忠四郎线进入主序。它们往往出现在恒星的温床——分子云附近,因为尚未完成最终的收缩,它们在半径上较同光谱型的主序星更大,光度也更高。不过其核心区域的氢元素尚未点燃,其辐射能还是由引力提供的。从观测上看,这些年轻的前主序星最突出特征就是强烈的光变,不仅是在可见光,在X射线与射电波段也一样。同时,强劲的星风以及双极喷流也往往与金牛T型星相伴。

艺术家笔下周围仍旧包裹着星周盘的金牛T型星。(图片提供:NASA)

就最近这篇报道而言,主角McNeil星云位于猎户座知名的反射星云M78附近,照样是由不稳定的原恒星猎户V164照亮的。爱好者McNeil是在2004年初拍摄M78时注意到这个星云的存在的,不过对历史观测存档的分析表明,早在上世纪50-60年代,这一区域的亮度就已经表现出了明显的变化。随后在2008年,星云迅速增亮,但今年11月却完全从观测者的视线中消失了。不过考虑原恒星辐射易变的特性,这样的现象倒也不算完全出乎意料。

McNeil星云在短短数年间的光度变化,上:2006年,可见星云的形态非常突出;下:2004年,星云只是将将可见。(图片提供:ESO/A. Rector/Univ. Alaska Anchorage/H. Schweiker/WIYN/NOAO/AURA/NSF/I. Chekalin)

除了上面提到的3个样本之外,已知的变光星云只剩下了两个——由赫比格Ae/Be型星南冕R照亮的NGC 6729,以及由猎户型变星仙王PV照亮的Gyulbudaghian星云。这两颗星也都属于原恒星之列——赫比格Ae/Be型星是A、B型大质量恒星的前身(作为比较,金牛T型星的光谱型介于F到M之间),而金牛T型星本身就是猎户型变星的一个子类。

当然,身处其他演化阶段的变星为数并不少,但至少到现在为止,人们并未发现其中的任何一颗与反射星云成协——毕竟随着恒星的演化,星风以及辐射会驱散四下里的气体和尘埃,让星周环境不再具备反射星光的条件。既然原恒星阶段算得上恒星演化过程中的短暂一瞬,变光星云的奇异风景也足以让人珍惜。

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