揭秘宇宙神秘灰尘结构：“弓形激波”和超新星残骸

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灰尘是宇宙中的基础物质，虽然它只占宇宙中正常物质的1%，它将帮助恒星和复杂分子形成，并且是构成行星成份的主要元素，在地球上人们可随意地看到灰尘，但在宇宙中它们是如何分布的呢？　　船帆座分子云脊

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船帆座分子云脊

　　船帆座分子云脊是距离地球3300光年之遥的恒星形成区域，是银河系旋臂结构之一，存在的灰尘微粒增加了分子云的引力，导致它们崩溃，同时它们的气体以恒星的方式加热和点燃。

船帆座是古南船座的一部分，1750年拉卡伊把古南船座分为4个小星座，即船帆座、船尾座、船底座和罗盘座。船帆座处在船底座之北、半人马和船尾两座之间的银河中，赤经7时40分，赤纬-33度。每年4月10日晚8时，船帆座位于上中天。座内L2是长周期变星，周期140天。ζ星是著名的热星之一，表面温度可达25000度，座内有亮于4等的星15颗。船帆座超新星爆炸早已结束，但其爆炸后的影响还在继续。
　在船帆座内有趣的深空天体是行星状星云NGC 3132（昵称为八裂星云），也是在这个星座内令人感兴趣的船帆座超新星残骸。相信这是大约在10,000年前，在地球可以见到的一颗超新星爆炸形成的星云，残骸的脉冲星是第一颗被辨识出来的光学脉冲星。

　　用小型望远镜可看出盘面，甚至可能看到中心的10等星。借由天文摄影能拍到星云复杂的环状结构。


红巨星

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红巨星

　　形成恒星的灰尘被认为起源于其它恒星的死亡过程，膨胀、衰老的红巨星最终损失它们的外层，残留一个超级炽热的发光内核，如图中所示的NGC 2371星云中心区域。该星云距离银河系4400光年，红巨星气体中的灰尘结构像烟囱中的煤烟一样向外流溢。


当一颗恒星度过它漫长的青壮年期——主序星阶段，步入老年期时，它将首先变为一颗红巨星。称它为“巨星”，红巨星是恒星燃烧到后期所经历的一个较短的不稳定阶段，根据恒星质量的不同，历时只有数百万年不等，这是恒星几十亿年甚至上百亿年的稳定期相比是非常短暂的。红巨星时期的恒星表面温度相对很低，但极为明亮，因为它们的体积非常巨大。在赫罗图上，红巨星是巨大的非主序星，光谱属于K或M型。所以被称为红巨星是因为看起来的颜色是红的，体积又很巨大的缘故。金牛座的毕宿五和牧夫座的大角星都是红巨星。

　红巨星衰亡时期外围炽热物质膨胀范围模型。以太阳系为参照， 三个行星轨道从内向外依次是地球、火星和木星。 今天的全球变暖日益明显，但是与天文学家近日从望远镜设备中观测的宇宙中恒星的高温膨胀过程相比，简直就是小巫见大巫了。

　　通过国际天文学家合作研究发现，通过对宇宙深处数颗衰老膨胀的恒星及其周边环境的仔细观测，进一步揭开宇宙中衰亡恒星——红巨星的真实面目；研究结果使我们可以清晰的预见数十亿年后地球末日来临时的情景：我们赖以生存的地球最终将面临高温炽热的无情吞噬。因为经过天文学家测算，恒星在衰亡时将向外不断膨胀，到那时候曾给予地球温暖阳光的太阳最终也会把地球彻底烤干。


大麦哲伦星云

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大麦哲伦星云

　　如图，这是邻近银河系的大麦哲伦星云的红外图像，图中显示红外波长下灰尘释放着热量，不同温度的灰尘带渗透所有区域。


大麦哲伦星云，又称大麦哲伦星系(Large Magellanic Cloud 简写为LMC)在南半天球距离南天极约20°左右的地方，位于剑鱼座与山案座两个星座的交界处，跨越了两个星座，占据了8°×7°的天区，相当于 200多个满月的视面积。环绕着我们的星系-银河系运转，距离约为5,000秒差距（～160,000光年），直径大约是银河系的1/20，恒星数量约100亿颗。在北半球大部分地区都看不见它们，在我国南沙群岛一带，也只能在非常接近南方地平线的地方寻找到它们。
　银河并不是宇宙中唯一的星系：通过各种方法，人们已经观察到的星系已经有好几万个了！不过，由于距离太遥远，它们看起来远不如银河那么壮丽。借助望远镜，它们看起来还只像朦胧的云雾。离咱们银河系最近的星系——大麦哲伦星云和小麦哲伦星云，距离我们银河系也有十几万光年。一般地，我们把除银河以外的星系，统称为“河外星系”。

　　大麦哲伦星云里存在丰富的气体和星际物质，并且正在经历着明显的恒星形成活动。这种大量恒星的形成现象可能是因为大麦哲伦星系受到了银河系潮汐力的影响。并且，银河系的潮汐力也从大麦哲伦星系中剥离了一些恒星和星际物质，形成了漫长的麦哲伦星流。

　　通常只有住在地球南半球居民才看得到的大麦哲伦星云 ，是离我们第二近的星系，它也是小麦哲伦星云(SMC)的近邻。在绕着银河系公转的11个矮星系中，大麦哲伦星云也是其中之一。 大麦哲伦星系内充满了各种星体和天文现象。当前已经在大麦哲伦星系内发现了60个球状星团，400个行星状星云和700个疏散星团，以及数十万计的巨星和超巨星。大麦哲伦星云是个不规则星系，它有个由年老红色恒星所组成的棒状核心，外面环绕著年轻的的蓝色恒星，以及靠近上面这张影像顶端的明亮红色恒星形成区 - 蜘蛛星云。 近代最明亮的超新星SN1987A，就是发生在大麦哲伦星云里。而大小麦哲伦星云和仙女星系（M31）以及银河等40余个星系和矮星系构成了本星系群。



“弓形激波”灰尘结构

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“弓形激波”灰尘结构

　　当距离地球360光年之遥的超大质量恒星蛇夫座穿过银河系时，红外图像显示一个“弓形激波”灰尘结构正在形成。


蛇夫座是赤道带星座之一，从地球看位于武仙座以南，天蝎座和人马座以北，银河的西侧。蛇夫座是星座中惟一一个与另一星座-巨蛇座交接在一起的，同时，蛇夫座也是惟一一个兼跨天球赤道，银道和黄道的星座。蛇夫座既大又宽，形状长方，天球赤道正好斜穿过这个长方形。尽管蛇夫座跨越的银河很短，但银河系中心方向就在离蛇夫座不远的人马座内。银河在这里有一块突出的部分，形成了银河最宽的一个区域。纬度变化位于+80°和−80°之间可全见。



超新星1987A

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超新星1987A

　　超新星1987A位于大麦哲伦星云，这颗超新星逐渐消失在人们的视线之中。超新星爆炸的力量能够将任何周边的灰尘微粒爆炸粉碎成最初的原子结构，现已测量发现的超新星灰尘足以构成20万颗地球。


1987年2月23日，一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中发现了一颗5等星，它很快就被证实是一颗超新星，立即在世界各国的天文学界引起了轰动。这是自 1604年以来第一颗用肉眼就能看到的超新星，而且大麦哲伦云的距离是16万光年，是离地球最近的星系。这颗超新星被命名为1987A超新星。它是20世纪最大的天体物理事件之一。




超新星仙后座A

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超新星仙后座A

　　目前我们在银河系或者邻近区域所观测到的大量宇宙灰尘主要是由于超新星爆炸产生的，而不是红巨星，银河系中的超新星仙后座残骸A是于300年前爆炸的，目前存在较少的灰尘。
仙后座A，简称Cas A；相关编号：G111.7-2.1、3C 461射电源。在天球的位置为赤经23h23m24s，赤纬+58°48'54"（2000.0历元，约在仙后座κ星以北），离地球约11000光年，视直径5角分，亮度为6等但由于太弥散与银河背景影响，未能以肉眼直接看到。

　　仙后座A质量是太阳的20倍，是一颗密度很高的恒星，距今330年前左右地球可以观测到它的爆发。仙后座A的核心密度相当高，直径为12.5英里（约合20公里），美宇航局钱德拉X射线天文望远镜在1999年首次观测到仙后座A核心爆发形成的超新星。