[科普中国]-水母星云

简介

编号为Abell 21的发亮气体常被人称为水母星云(Medusa Nebula)。这是一个古老的行星状星云，位于双子座，距离我们约 1,500 光年。不仅与希腊神话中的人物美杜莎(Medusa)同名，这个星云也有着一个戏剧化的命运。 行星状星云是类似太阳这样的小质量星球演化的最后一个阶段，最后抛去了最外的壳层，从红巨星变成了炙热的白矮星，发出的炙热辐射使整个星云发亮。

较暗的细丝状的星云气体很明显地延伸到上半部以及新月形状的左方。水母星云的宽度估计超过4光年。

水母星云的角直径是50角分（相较之下，满月角直径是30角分），和地球的距离预测是5000光年或1500秒差距，因此它的实际宽度大约是70光年或20秒差距。

水母星云的可见光和无线电波影像都显示它的形状是壳层状（壳层状超新星遗迹原型是 SN 1006），并且包含两个不同中心和半径的子壳层互相连接组成。第三个较大的子壳层原本被认为和水母星云相关，现在被认定属于另一个10万年形成的更古老超新星遗迹 G189.6+3.3。

值得一提的是，水母星云在X射线影像下的形态是中心有一个高峰，并且隐约可见软X射线的壳层。和 和蟹状星云这类脉冲风星云不同的是，星云内部的X射线主要辐射源并不是星云中心，而是有热辐射来源。水母星云在外观上非常类似混合形态的超新星遗迹。可见光和X射线辐射都被位于前景自西北方贯穿至东南方的巨大的分子云大量吸收。

水母星云的年龄至今仍未确定，部分科学家认为它的前身星成为超新星的时间是3千到3万年前。最近来自钱德拉X射线天文台和XMM-牛顿卫星的观测确认了一个靠近水母星云南缘脉冲风星云的存在。接近星云X射线高峰的辐射点源是超新星爆炸后留下的中子星，因此该次超新星较可能是大质量恒星死亡时的II型超新星1。

发现过程大约在八千年前，一颗我们星系内的恒星发生爆炸。当时的人们可能注意到这颗超新星爆炸所产生的客星，而现代的人类到现在还可以看见它造成的扩张气壳。在下面影像中，IC 443的部份气壳可以清楚看出是由许多复杂的丝状物所聚成，而且有部分正在冲撞周围的分子云。

冲击震波激发了分子氢，使天文学家得以探索高速移动的超新星爆炸云气，如何影响分子云内的恒星诞生活动。除此之外，天文学家推测冲击震波可能可以把某些粒子加速到接近光速。超新星遗骸IC 443在红外光和X射线波段，也被证实会发出很强的辐射。

超新星遗迹IC443的假色照片里，蓝光主要来自受激发的铁原子，它也标示出扩张气壳的位置。不过，特别有趣的是IC443红色的丝状物，它是来自受气壳冲击的分子云，因为，分子云里的氢受到震波的冲击激发而辐射出红光。

外形特征蜿蜒而又缠绕的灯丝状物质是由炽热气体形成的，该形状也已经暗示了该星云通俗的称呼，那就是水母星云。水母星云也被称为Abell21，是双子座内一个较老的行星状星云，距离我们大约1,500光年。

就像它那富有神话色彩的名字一样，星云还有一段富有戏剧性的形成过程。这个行星状星云所处的阶段是类似太阳的低质量恒星演变的最后阶段，也就是它将从红巨星转变成白矮星，摆脱外层气体的阶段。从炽热恒星放射出的紫外线激发了星云，并使它发光发热。

水母星云实际上是泡泡状超新星遗骸IC 443的一部分，是一个古老的行星状星云，位于双子座，距离地球约5000光年。水母星云同希腊神话中的女妖梅杜莎(Medusa)同名。

梅杜莎本是一个美丽的少女，长着一头美丽的秀发，但是她太过骄傲，说自己比雅典娜女神还漂亮，这句话激怒了雅典娜，于是雅典娜用法术将梅杜莎变成了妖怪，把她的秀发变成了一头毒蛇，更可怕的是，她的眼睛闪着骇人的光，任何人哪怕只是看上一眼，马上就会变成一块毫无生气的石头。

在这张清晰彩色影像中，可以看到水母星云演变过程中炽热的中央星，同时在整个明亮新月形的上方还有一颗较小的蓝色恒星。还可以清晰地看到较暗的灯丝状物质向明亮新月区域的上方和左侧扩散。据估计水母星云大小约4光年多。

结构状况通常很暗淡且难以捕捉的水母星云，这次在这张精彩的广角望远镜影像中现出了芳踪。在双子座底部井宿一和銊这两颗黄色恒星的夹击之下，水母星云是影像中右方悬垂着触须的弧状明亮发射星云。这头宇宙水母实际上是泡泡状超新星遗骸IC 443的一部份，它是距离我们5千光年远的一团恒星爆炸碎片。

除此之外，影像中还可以看见几乎塞满影像左上角落的发射星云IC 444，以及散布在它上面的一些小型蓝色反射星云。和天文水族同类的蟹状星云相似，IC 443的内部也有一颗中子星，它是三万年前一颗大质量恒星爆炸后所留下来的塌缩星核。

研究受冲击云气所发出来的辉光，天文学家可以获得超新星的扩张气壳，如何影响云气里恒星诞生的信息。另外，天文学家也宣称受到震波冲击的粒子，有些会加速到接近光速。

超新星遗迹环境水母星云位于反银心方向（银经 l=189.1°），相当接近银道面（银纬 b=+3.0°）。许多天体位于和水母星云相同的天球区域：电离氢区 S249，数颗年轻恒星（双子座OB1星协成员星），以及另一个更古老的超新星遗迹 G189.6+3.3。

水母星云这个超新星遗迹是在一个含有大量物质且复杂的环境中演变，而这样的环境也强烈影响它的外观。多波段观测结果显示了水母星云周围有极大的密度梯度，以及不同几何形状的云气。推测原本的大质量恒星年龄大约只有3000万年，因此在生命结束时仍在它形成时的云气内。质量更大的恒星，例如O型主序星可能会因为它强大的恒星风将周围环境的物质清除或产生光离子化辐射。早期型B型主序星质量大约在8到12倍太阳质量之间，其恒星风不足以造成跟O型恒星一样的状况，因此在发生超新星爆炸时可能会和周围已存在云气交互作用。因此水母星云会有如此复杂的环境也就不足为奇了。例如超新星遗迹中位于浓密分子云附近的可观测部分（2006年Green列出265个中的50个）中有大部分（约60%）和周围的云气有明显的交互作用迹象。

X射线和可见光观测都可看到在水母星云西北自东南向有一条暗色线。静态气体分子的光谱发射线在相同走向上被侦测到，这可能是来自观测者和残骸之间巨大的分子云，这可能是吸收低能量超新星遗迹发射线的主要来源。

水母星云的东南侧是爆震波和极高密度（约10,000 cm−3）的块状分子云交互作用的区域。这使爆震波经过的发光气体在外观上是环状的。爆震波已经被分子云大幅度减速，现在的速度大约是30–40 km s−1[10]。OH 分子的迈射（频率1720 MHz）辐射是一个强有力的超新星遗迹和高密度分子云交互作用的追踪目标，而该迈射已被侦测到。有趣的是，一个伽马射线辐射源和水母星云的迈射发射区域在空间上是一致的[12]，虽然目前尚未详细了解是否与超新星遗迹相关。

在东北侧则有可见光亮度最高的丝状结构，是超新星遗迹和另一个非常不同的环境中物质交互作用的结果。这个区域震波直接和中性氢（HI）区相碰撞，该区域的密度较低（约10-1,000 cm−3），因此速度远较南侧边缘高（80–100 km s−1）。在西侧因为物质密度更低，且较均值，因此震波直接突破该区域1。