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天文学家通过哈勃光谱分析发现,此时恒星风的速度从每秒20公里骤降到5公里,抛射的物质总量也趋于稳定——这意味着,红巨星的核心已耗尽氦燃料,即将进入“白矮星阶段”
,不再有能力大规模抛射气体。
“这就像老人临终前的‘最后喘息’。”
老周说,“红巨星用几百万年时间抛射外层气体,最后‘攒’出一个厚厚的壳层,然后核心坍缩,只留下这个壳层在宇宙中‘发光’。”
这个“壳层”
就是魔戒星云的主体:直径约15光年(相当于太阳到最近恒星距离的13),质量约为太阳的03倍(相当于木星质量的300倍),主要由氢(75)、氦(24)和少量重元素(碳、氧、氮等,1)组成。
二、白矮星的“紫外线画笔”
:给星云上色红巨星抛射气体后,核心在引力作用下剧烈坍缩——电子被压入原子核,与质子结合成中子(但质量较小的恒星核心不会坍缩成中子星,只会压缩成白矮星)。
最终,一个直径仅12万公里(地球大小)、质量约06倍太阳的白矮星诞生了。
这颗白矮星,成了魔戒星云的“灵魂画手”
。
1从“冰冷的煤球”
到“紫外线火炬”
白矮星刚形成时,表面温度高达10万c(太阳表面温度的17倍),像个烧红的烙铁。
但它没有核聚变的“燃料”
,只能靠残余热量发光——这种“余热发光”
会持续百亿年,直到温度降到与宇宙微波背景辐射相当(约-270c)。
“白矮星的光谱和普通恒星完全不同。”
天文学家艾米丽·陈(eilychen)指着韦伯的光谱图说,“它主要发射紫外线(波长<400纳米),就像一支‘紫外线火炬’,能把周围的气体‘点亮’。”
57的白矮星(编号wd1856+534)正是如此:它每秒释放的能量约为太阳的3,但其中90是紫外线,只有10是可见光。
这束紫外线穿透气体壳层,像画笔一样给星云“上色”
。
2光致电离:气体原子的“发光派对”
当紫外线光子撞击气体壳层的原子时,会发生光致电离(photionization)——光子的能量把原子中的电子“踢”
到高能级轨道。
但电子“不安分”
,很快会从高能级跳回低能级,释放出特定波长的光(即“发射线”
),就像派对上人们欢呼时发出的特定音调。
氢原子被电离后,电子从n=3能级跳回n=2能级,释放hα线(波长656纳米,红光),形成魔戒的“外圈暖边”
;氧原子被电离后,电子从n=2能级跳回n=1能级,释放o3线(波长495500纳米,蓝绿光),形成“内圈冷芯”
;氮原子被电离后,释放n2线(波长658纳米,橙光),填充在红与蓝之间,让圆环色彩更丰富。
“这就像给气体壳层‘涂指甲油’,不同原子涂不同颜色。”
小陆笑着说,“白矮星的紫外线画笔,让原本透明的气体变成了发光的戒指。”
3白矮星的“引力陷阱”
:留住星云的“秘密”
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白矮星不仅给星云“上色”
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