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这颗白矮星曾是像太阳一样的恒星,晚年膨胀成红巨星,抛射外层气体,只留下核心。
抛射的气体在白矮星紫外线辐射的激发下发光,形成了我们看到的“魔戒”
。
二、形态之谜:为什么是“完美的圆环”
?第一次看清57的照片时,我和小林都愣住了——它太圆了,圆得不像自然形成的天体。
大多数星云要么像蝌蚪星系那样扭曲,要么像猎户座大星云那样蓬松,唯独57像个用圆规画出来的环。
“难道是外星人故意摆放的?”
小林半开玩笑地问。
当然不是。
天文学家通过哈勃望远镜的高分辨率图像和计算机模拟,终于揭开了“圆环之谜”
:它是一个“恒星风”
与“星际物质”
共同作用的结果。
1恒星的“最后喘息”
:红巨星抛射气体约8000年前,57的中心恒星还是一颗红巨星(redgiant)——体积膨胀到吞噬水星、金星轨道,表面温度降至3000开尔文(太阳表面温度的12),像一颗即将熄灭的煤球。
但它的“脾气”
却很大:核心的氦聚变产生巨大能量,将外层气体以每秒20公里的速度向外抛射(这叫“恒星风”
)。
这些气体不是均匀抛洒的。
由于恒星自转和磁场的影响,气体主要沿赤道面集中喷射,两极的气体则较少。
久而久之,抛射的气体在赤道面形成一个薄薄的壳层,而两极的气体则被“吹”
得更远,形成两个模糊的“耳垂”
(哈勃图像中勉强可见)。
2白矮星的“紫外线雕刻”
:让圆环发光红巨星抛射气体后,核心坍缩成白矮星,表面温度飙升至10万开尔文(太阳的17倍),像一块烧红的烙铁。
它发出的紫外线辐射(波长<400纳米)像一把“宇宙刻刀”
,穿透气体壳层,将氢原子、氧原子、氮原子“激活”
——电子从低能级跃迁到高能级,再回落时释放出特定波长的光:,!
氢(hα线):发出红光(656纳米),形成圆环的“外圈”
;氧(o3线):发出蓝绿光(495500纳米),形成圆环的“内圈”
;氮(n2线):发出橙光(658纳米),填充在红与蓝之间。
我们看到的“完美圆环”
,其实是气体壳层的“赤道截面”
——因为赤道面的气体最厚,发光最强,而两极的气体稀薄,几乎看不见。
3星际物质的“衬托”
:让圆环更清晰57的“完美”
还得益于它所处的环境:周围星际空间的物质密度极低(每立方厘米仅1个粒子),几乎没有其他气体干扰。
就像在一张黑纸上画白圈,背景越干净,圆圈越明显。
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