詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了一颗垂死恒星残骸中错综复杂的细节

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据美国宇航局（Thaddeus Cesari）：美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜获得了环状星云的图像，这是行星状星云最著名的例子之一。就像韦伯的第一批图像之一南环状星云一样，环状星云展示了垂死恒星最后阶段的复杂结构。来自卡迪夫大学的罗杰·韦森告诉我们更多关于类太阳恒星生命周期的这一阶段，以及韦伯的观察如何让他和他的同事们对这些物体的形成和演化有了宝贵的见解，暗示了双星伴星的关键作用。



美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜以前所未有的细节观察了著名的环状星云。环状星云是一种典型的行星状星云，由一颗耗尽燃料的恒星剥离其外层而形成。这张来自韦伯的NIRCam(近红外照相机)的新图像显示了内环细丝结构的复杂细节。星云中有大约20，000个致密的小球，富含分子氢。相比之下，内部区域显示非常热的气体。主壳包含一个由碳基分子增强发射的薄环，称为多环芳烃(PAHs)。从太空望远镜科学研究所下载全分辨率版本。鸣谢:欧空局/韦伯、美国航天局、加空局、m .巴洛(伦敦大学学院)、n .考克斯(ACRI-圣)、r .韦森(卡迪夫大学)

“行星状星云曾经被认为是简单的圆形物体，中心有一颗垂死的恒星。它们因通过小型望远镜观察到的模糊的类行星外观而得名。仅仅几千年前，那颗恒星还是一颗正在脱落大部分质量的红巨星。作为最后的告别，热核现在电离或加热了这种被排出的气体，星云发出彩色的光作为回应。然而，现代观测表明，大多数行星状星云显示出惊人的复杂性。这就引出了一个问题:一颗球状恒星是如何创造出如此复杂而精致的非球状结构的？

“环状星云是揭开行星状星云某些奥秘的理想目标。它就在附近，距离我们大约2200光年，并且非常明亮——在一个晴朗的夏夜，从北半球和南半球的大部分地区用双筒望远镜都可以看到。我们的团队名为ESSENcE(JWST时代演化的恒星及其星云)团队，是一个研究行星状星云和相关天体的国际专家小组。我们意识到韦伯的观察将为我们提供宝贵的见解，因为环形星云正好适合韦伯的NIRCam(近红外相机)和MIRI(中红外仪器)仪器的视野，使我们能够以前所未有的空间细节研究它。我们观测它的提议被接受了(一般观测者计划1558)，在2022年7月12日科学行动开始后几周，韦伯就捕捉到了环状星云的图像。

“当我们第一次看到这些图像时，我们被其中的大量细节惊呆了。给该星云命名的明亮光环由大约20，000个单独的致密分子氢气团组成，每一个都和地球一样大。在环内，有一个狭窄的多环芳烃(PAHs)发射带，这是一种复杂的含碳分子，我们预计不会在环状星云中形成。在明亮的光环之外，我们看到了奇怪的“尖峰”,它们直接指向远离中央恒星的方向，在红外线中非常突出，但在哈勃太空望远镜的图像中只能非常微弱地看到。我们认为这可能是由于分子可以在环最致密部分的阴影中形成，在那里它们被屏蔽，免受来自热中心恒星的直接强烈辐射。



这张由韦伯的MIRI(中红外仪器)拍摄的环状星云的新图像揭示了星云环外部区域同心特征的特殊细节。大约有十个同心弧位于主环的外缘。这些弧线被认为源于中央恒星与低质量伴星的相互作用，伴星的轨道距离相当于地球与冥王星之间的距离。从太空望远镜科学研究所下载全分辨率版本。鸣谢:欧空局/韦伯、美国航天局、加空局、m .巴洛(伦敦大学学院)、n .考克斯(ACRI-圣)、r .韦森(卡迪夫大学)

“我们的MIRI图像为我们提供了明亮光环外微弱分子晕迄今为止最清晰的视图。一个令人惊讶的发现是，在这个微弱的光环中，出现了多达10个规则间隔的同心特征。这些弧线一定是大约每280年中央恒星脱落外层时形成的。当一颗恒星演化成行星状星云时，据我们所知，没有哪一个过程有这么长的时间。相反，这些光环表明在这个系统中一定有一颗伴星，它离中央恒星的距离就像冥王星离太阳的距离一样远。当垂死的恒星脱离它的大气层时，伴星塑造了这个外流物并塑造了它。以前的望远镜没有足够的灵敏度和空间分辨率来揭示这种微妙的效应。

“那么球状恒星是如何形成环状星云这样结构复杂的星云的呢？来自双星伴星的一点点帮助可能是答案的一部分。”

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GO计划1558团队成员的完整列表

罗杰·韦森是英国卡迪夫大学物理和天文学院的副研究员，也是ESSENcE项目的合作研究员。
松浦美佳子(Mikako Matsuura)是英国卡迪夫大学物理与天文学院的读者(相当于副教授)，也是ESSENcE计划的合作研究员。
Albert A. Zijlstra是英国曼彻斯特大学的天体物理学教授，也是ESSENcE项目的合作研究员。

编者按:这篇文章强调了来自《韦伯科学进展》的数据，这些数据还没有通过同行评审。