有火但没有硫磺：宇宙中缺失的硫磺在哪里？

四鬼丫头在

一幅插图显示了按大小排列的22个行星状星云。（图片来源:欧空局/哈勃和美国国家航空航天局、欧洲南方天文台、NOAO/AURA/美国国家科学基金会，来自通讯作者和伊万·博基奇的一个想法，并由伊万·博基奇根据大卫·弗罗和作者的意见进行渲染。)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：天文学家可能已经解开了为什么死亡恒星的死亡护罩似乎缺乏硫的谜团，这种元素曾被称为“硫磺石”，并与圣经中的表达“火与硫磺”相关联。根据理论，宇宙中的恒星残骸中应该存在大量的硫。

那么，硫磺去了哪里？

香港大学（HKU）空间研究实验室（LSR）的天体物理学家发现了为什么这样的气态和尘埃残骸区或“行星状星云”似乎没有预期的硫含量。行星状星云存在于恒星周围，这些恒星耗尽了核燃料供应，变成了致密的恒星尸体，称为白矮星。

该团队表示，预期的硫含量实际上根本不存在，而是玩了一个合适的魔鬼把戏，因为这种元素被地球上以固体形式开采它的人称为“魔鬼的黄金”。简而言之，硫磺可能藏在显眼的地方。

行星状星云的形状和颜色多种多样，令专业和业余天文学家着迷。这些星云提供了恒星死亡的短暂“快照”，使它们成为了解恒星最终氢燃烧“主序列”存在的重要窗口，促使人们对其化学成分进行详细检查。

硫磺有史以来最棒的把戏

尽管名字有点令人困惑，但行星状星云实际上与行星没有任何关系。不同于原行星盘，婴儿恒星周围的物质飞盘坍缩为诞生行星，行星状星云出现在恒星生命的另一端。

当恒星耗尽其核心发生核聚变过程所需的燃料供应时，向外推动并保护每个核心免受每个恒星自身引力巨大向内拉力的能量也停止了。

数十亿年来平衡恒星与坍缩的恒星拉锯战结束了——引力显然是赢家。然后，随着恒星核心的坍缩，恒星炽热外壳中仍在发生的核聚变导致其膨胀。

这最初将恒星变成红巨星。

太阳将在大约50亿年后经历这一过程，膨胀并吞噬包括地球在内的内行星。然而，尽管红巨星阶段对靠近垂死恒星的轨道行星来说可能是灾难性的、不可逆转的变化，但它相对短暂。随着恒星外层冷却并进一步分散，它们留下了一个闷烧的恒星核心，现在是一颗白矮星，被一个死亡裹尸布行星星云所包围。

然而，行星状星云的寿命也很短，仅在白矮星周围存在数万年。

回到丢失硫的难题，对行星状星云的研究揭示了它们的化学成分，表明它们缺乏硫。然而，这很难解释，因为硫应该是在更大质量的恒星中与氧、氖、氩和氯等元素一起产生的。事实上，行星状星云中的硫应该与其他元素成比例。

然而这还没有被观察到——尤其是在死亡的中等质量恒星周围。



一颗白矮星在螺旋星云中闪烁的气体和尘埃云中心发出红光，螺旋星云位于700光年外的宝瓶座。（图片来源:美国国家航空航天局大学/JPL加州理工学院/亚利桑那大学）

为了破解行星状星云硫之谜，研究小组观察了位于银河系中心的130个行星状星云，这是一个前所未有的数据集，没有受到背景噪音或不想要的信息的污染。

该数据集归功于甚大望远镜，这是世界上最先进的光学望远镜之一，位于智利阿塔卡马沙漠的帕拉纳尔天文台。

化学元素吸收和发射特定波长的光，这意味着当光穿过气体和尘埃云时，其中的元素会在光上留下指纹或“光谱”，从而促进了一种称为光谱学的研究方法。该团队在其数据中发现，硫的缺乏只是行星状星云发出的光的低质量数据的结果。

利用其高信噪比的行星状星云大样本，研究人员首次发现硫和其他元素之间存在强烈的“同步”行为，以前的异常现象实际上已经消失。

研究小组认为，这些结果表明高质量的数据在解决科学之谜时有多重要。

该团队的研究发表在今年1月的天体物理学杂志《快报》上。