揭开宇宙蝴蝶的隐秘核心

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  一只“宇宙蝴蝶”  


在距离地球大约3400光年的天蝎座中，有一只“宇宙蝴蝶”正在振翅。它被称为“蝴蝶星云”，是银河系中被研究得最深入的行星状星云。


蝴蝶星云是一个偶极星云：两片巨大的羽翼状气体云向相反方向展开，宛如蝴蝶的翅膀；中间一条暗色尘带宛如蝴蝶的身体。实际上，如果从侧面看，会发现这条暗色尘带实际上是一个形状类似甜甜圈的尘埃环面，它恰好遮住了星云中心的恒星。

哈勃空间望远镜拍摄的蝴蝶星云NGC 6302。（图/ESA/Webb, NASA & CSA, K. Noll, J. Kastner, M. Zamani）


被掩藏的这颗恒星是一颗类太阳恒星的古老核心，它为周围的星云提供能量，并使其发光。而这个厚重的尘埃环也可能正是蝴蝶星云拥有如此奇特形态的原因——它阻止了气体在各个方向均匀地扩散。


一直以来，由于缺乏能够看透尘埃的“眼睛”，天文学家一直无法看见星云核心的细节。但韦布空间望远镜（JWST）的出现，改变了这一切，它所搭载的中红外仪器 MIRI能有效穿透尘埃。




  揭开核心隐藏的细节  

在分析JWST的新数据时，研究人员识别出了近200条光谱线。每一条都携带着星云中原子和分子的独特信息，勾勒出由不同化学成分构成的层层嵌套、彼此交织的复杂结构。

蝴蝶星云：左边和中间的图像是由哈勃空间望远镜在光学和近红外下拍摄的。右边的图像结合了韦布空间望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）的观测数据。（图/ESA/Webb, NASA & CSA, M. Matsuura, J. Kastner, K. Noll, ALMA, N. Hirano, J. Kastner, M. Zamani）

研究人员终于首次确认了蝴蝶星云中心恒星的位置。这颗恒星的温度高达22万开尔文，是银河系已知行星状星云中最炽热的中心恒星之一。


这颗炽热的“恒星引擎”点亮了整个星云，但它的能量似乎被周围的尘埃环面所引导。JWST的新数据表明，这个环面主要由晶体硅酸盐（类似石英）以及形状不规则的尘粒构成。这些尘粒的大小约为百万分之一米，在宇宙尘中已算得上“巨大”，说明它们在星云中已经积累和生长了很长时间。

深入蝴蝶星云的中心。

（图/ESA/Webb, NASA & CSA, M. Matsuura, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Hirano, M. Zamani (ESA/Webb)）

在环面之外，不同元素和分子的辐射勾勒出多层结构——需要最高能量才能形成的离子集中在靠近核心的位置；能量需求较低的离子则分布在更外层。尤其值得一提的是，铁和镍的分布揭示了一对从恒星向相反方向喷射的强大喷流。


更令人惊喜的是，研究团队还在数据中发现了多环芳烃（PAHs）的光谱特征。这类碳基分子形成扁平的环状结构，很像蜂巢中的六边形。


在地球上，PAHs常见于篝火烟雾、汽车尾气或烤焦面包的烟雾中。研究人员推测，在蝴蝶星云中，当来自核心恒星的风形成的“气泡”冲入周围气体中时，就可能触发了这些分子的生成。这或许是首次在富氧的行星状星云中发现PAHs形成的证据，为我们提供了理解这些分子如何产生的重要线索。


从哈勃的绚丽影像，到JWST的深度解码，我们看到的不仅是一只美丽的宇宙蝴蝶，而是生命与行星材料的循环——恒星在死亡中播撒尘埃，这些尘埃可能最终凝聚成新的世界，甚至孕育出生命。


JWST带给我们的，不只是震撼的视觉享受，更是关于“我们从哪里来”的科学答案。而蝴蝶星云，只是这部宇宙史诗中的一个篇章。

陪着寂寞看孤单

原来蝴蝶星云是恒星最后的“时尚秀”

hnn

无限宇宙！