南環(huán)星云的近紅外和中紅外JWST合成圖像（圖片來(lái)源：uux.cn/NASA/ESA/CSA/STScI/O.De Marco（麥考瑞大學(xué)）/J.DePasquale（STScI））
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)生活科學(xué)網(wǎng)站（Keith Cooper）：輝煌、翻騰的家詹鏡拍南環(huán)星云是一顆垂死恒星的繭——它有一個(gè)秘密。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這個(gè)星云呈現(xiàn)出雙環(huán)結(jié)構(gòu)，韋伯望遠(yuǎn)這證明它的南的結(jié)中心不是一顆恒星，而是環(huán)星可能有三顆恒星。
南環(huán)星云，云中隱藏也被命名為NGC 3132，發(fā)現(xiàn)是科學(xué)一個(gè)行星狀星云，位于帆帆座，家詹鏡拍距離約2000光年。韋伯望遠(yuǎn)“行星狀星云”這個(gè)名字用詞不當(dāng)——這種星云與行星無(wú)關(guān)。南的結(jié)相反，環(huán)星它們是云中隱藏垂死的類(lèi)太陽(yáng)恒星的最后呼氣，它們?cè)谛窃茽畹陌l(fā)現(xiàn)蛹中轉(zhuǎn)變，直到最終綻放成白矮星。科學(xué)星云是由垂死恒星的外殼形成的，它在恒星的紅巨星相之后膨脹到太空中。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）于2022年12月對(duì)南環(huán)星云進(jìn)行了成像，揭示了形成該星云“外骨骼”的分子氫氣。這是指當(dāng)它被白矮星自身發(fā)出的紫外線照射和加熱時(shí)，溫度約為1000開(kāi)爾文（1340華氏度，或726攝氏度）的暖氣體輻射。然而，外骨骼只代表了星云中分子氣體的一小部分。
羅切斯特理工學(xué)院的Joel Kastner領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)尋找星云中更多的分子氣體，特別是使用亞毫米陣列（SMA）尋找一氧化碳?xì)怏w，該陣列是一組由八臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡組成的小組，位于夏威夷一座名為Mauna Kea的活火山上。一氧化碳在星云內(nèi)與氫和其他分子氣體混合，因此觀察一氧化碳的含量實(shí)際上是觀察所有其他不容易檢測(cè)到的分子的一個(gè)替代品。果不其然，SMA能夠測(cè)量一氧化碳分子的分布和速度，顯示哪些部分正在向我們移動(dòng)，哪些部分正在遠(yuǎn)離我們。
卡斯特納在一份新聞聲明中說(shuō)：“JWST向我們展示了氫分子及其在天空中的堆積方式，而亞毫米陣列向我們展示的是JWST圖像中看不到的更冷的一氧化碳。”。
正如南環(huán)的名字所暗示的那樣，它主要形狀（從我們的角度來(lái)看）是一個(gè)環(huán)。SMA的觀測(cè)結(jié)果表明，這個(gè)環(huán)正在膨脹，這是意料之中的，因?yàn)樾窃圃谧罱K消散之前會(huì)慢慢增長(zhǎng)。然而，這些數(shù)據(jù)也使卡斯特納的團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)建星云分子外骨骼的三維地圖。這給了我們一個(gè)驚喜。研究人員不僅能夠證明我們所看到的環(huán)只是兩極星云中的一個(gè)波瓣，而且他們還發(fā)現(xiàn)了與第一個(gè)環(huán)垂直的第二個(gè)環(huán)。
卡斯特納說(shuō)：“當(dāng)我們開(kāi)始在3D中翻轉(zhuǎn)整個(gè)星云時(shí)，我們立即看到它真的是一個(gè)環(huán)，然后我們驚訝地看到還有另一個(gè)環(huán)。”。
整個(gè)奇異的排列在星云的中心畫(huà)出了一個(gè)迷人的尾巴，不是一顆，甚至不是兩顆，而是很可能是三顆恒星。這些恒星中只有一顆，即三顆恒星中質(zhì)量最大的一顆，將達(dá)到其生命的盡頭——但如果這三顆恒星都真的存在，那么這三顆可能要么太近，要么太微弱，無(wú)法單獨(dú)分辨，即使是JWST也無(wú)法分辨。

南環(huán)星云的近紅外和中紅外JWST合成圖像（圖片來(lái)源：uux.cn/NASA/ESA/CSA/STScI/O.De Marco（麥考瑞大學(xué)）/J.DePasquale（STScI））
越來(lái)越多的證據(jù)表明，一些行星狀星云，至少是那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的星云，是由伴星對(duì)中心垂死恒星的干涉形成的。對(duì)于南環(huán)，卡斯特納的團(tuán)隊(duì)假設(shè)，一個(gè)由近距離雙星組成的三重系統(tǒng)由一顆更遠(yuǎn)的第三顆恒星圍繞，其軌道半徑為雙星的60個(gè)天文單位（一個(gè)天文單位AU是地球和太陽(yáng)之間的距離，在我們的太陽(yáng)系中，60個(gè)AU位于柯伊伯帶的遠(yuǎn)邊緣）。
南環(huán)的兩個(gè)瓣葉有一個(gè)狹窄或“收縮”的腰圍，就像沙漏，這是從雙星系統(tǒng)發(fā)出的行星狀星云的一個(gè)常見(jiàn)特征，其中一顆恒星的壽命即將結(jié)束。雙星伴星能夠聚集垂死恒星脫落的物質(zhì)，使其沿著極地而非赤道方向逃逸，形成兩個(gè)裂片。JWST的中紅外觀測(cè)支持了這一假設(shè)，發(fā)現(xiàn)了來(lái)自中心恒星系統(tǒng)的過(guò)量紅外光，這是紅巨星和近雙星伴星之間相互作用形成的塵埃盤(pán)的經(jīng)典特征。
所以，這就解釋了第一個(gè)環(huán)。研究小組說(shuō)，第二個(gè)環(huán)的起源還不太確定。
盡管南環(huán)看起來(lái)是雙葉的，但一些物質(zhì)一定是以紅巨星拋出的大致球形或橢球形物質(zhì)包層的形式發(fā)出的，這是一個(gè)快速的質(zhì)量損失事件，可能代表了它最終噴出的物質(zhì)，留下了白矮星。雙星系統(tǒng)產(chǎn)生了一系列快速、狹窄的噴流，但如果存在第三顆恒星，那么額外恒星的引力會(huì)作用在內(nèi)部雙星上，導(dǎo)致噴流的方向“擺動(dòng)”，就像旋轉(zhuǎn)的陀螺一樣。這些進(jìn)動(dòng)的噴流會(huì)在星云的橢球部分雕刻出一個(gè)圓形的空洞，從而形成第二個(gè)環(huán)。
卡斯特納強(qiáng)調(diào)，這種解釋仍然是推測(cè)性的，但星云的中心電離腔確實(shí)在其結(jié)構(gòu)中有這種噴流的證據(jù)。
其他環(huán)形行星狀星云，如螺旋星云（寶瓶座的NGC 7293），也被證明具有雙葉結(jié)構(gòu)，我們可以通過(guò)它“向下”觀察一個(gè)葉的末端。在南環(huán)星云中發(fā)現(xiàn)第二個(gè)環(huán)——或者現(xiàn)在應(yīng)該是南環(huán)，復(fù)數(shù)？——促使天文學(xué)家重新審視其他一些著名的環(huán)形星云，看看它們是否也錯(cuò)過(guò)了其中的第二環(huán)。
行星狀星云不僅僅意味著恒星死亡。從某種意義上說(shuō)，他們還擁有新生命的希望。
卡斯特納問(wèn)道：“宇宙中的碳、氧和氮從哪里來(lái)？”。“我們看到它在太陽(yáng)中產(chǎn)生，就像正在死亡的恒星一樣，就像剛剛死亡并形成南環(huán)的恒星一樣。”
當(dāng)一個(gè)膨脹的行星狀星云擴(kuò)散到星際空間時(shí)，它會(huì)將這些分子擴(kuò)散到宇宙中，最終形成巨大的分子云，形成下一代恒星和行星。
卡斯特納說(shuō)：“許多分子氣體最終會(huì)進(jìn)入行星大氣層，大氣層可以孕育生命。”。事實(shí)上，地球上所有比氫和氦重的元素都起源于恒星內(nèi)部，然后在這些恒星死亡時(shí)被噴射到太空中。
正如許多專(zhuān)家喜歡說(shuō)的那樣，我們確實(shí)是明星。
因此，當(dāng)我們驚嘆于南環(huán)等星云中恒星死亡的美麗時(shí)，我們也可以將其想象成一只恒星鳳凰，有一天它會(huì)從灰燼中復(fù)活，重新開(kāi)始恒星的誕生和死亡循環(huán)。引用太空堡壘卡拉狄加的話，這一切以前都發(fā)生過(guò)，而且還會(huì)再次發(fā)生。
這一發(fā)現(xiàn)于4月2日發(fā)表在《天體物理雜志》上。