研究跟踪行星状星云130年的演化 _行星状星云

“螺旋星云”IC418 。图片来源：NASA/哈勃太空望远镜
据今日宇宙（David Dickinson）：宇宙是一个缓慢变化的地方。虽然天空和其中的深空物体在普通人类的一生中看起来基本相同，但有一些戏剧性的例子违背了这一趋势。
行星状星云 IC418 就是这样一种情况。它位于天兔座，由于其互锁的环形结构，有时也被称为“螺旋星云” 。
曼彻斯特大学和香港大学的研究人员在最近一期的《天体物理学杂志快报》上发表的一项研究绘制了 IC418 的生长和演化图，其观测范围可以追溯到 19 世纪末发现后的几年。
IC 418 由苏格兰裔美国天文学家威廉米娜·弗莱明于 1891 年 3 月 26 日发现。弗莱明当时在哈佛天文台（HCO）工作，作为德雷珀目录调查的一部分。弗莱明是 59 个星云的多产发现者，同时仔细检查了调查的玻璃板。IC 418 后来被错误地归因于 John L.E. Dreyer 的深空天体索引目录。
IC 418 的亮度为 +9 等，视直径为 18 角秒。行星状星云因其在目镜上的外观而得名，是幽灵般的行星盘。IC 418 距离约 2,000 光年，宽约 0.2 光年。
IC 418 的优势在于拥有几乎不间断的光谱测量血统，可以追溯到 1890 年代该技术的诞生。这项研究分析了这些，注意到星云的光谱和外观随时间的变化。这带来了挑战，因为该跨度涵盖了目视观测，以及从玻璃板开始的摄影测量，进入天文摄影的胶片时代，导致今天使用的数码和 CCD 相机。多年来，哈勃太空望远镜经常对 IC 418 进行成像。
“我们使用的最古老的数据是 1893 年的数据，当时第一个光谱是由（William W.）坎贝尔， “阿尔伯特·齐尔斯特拉（曼彻斯特大学）告诉《今日宇宙》。“它是用肉眼完成的，但描述得足够好，我们可以用它来进行研究。”
该研究的关键是蓝色范围内的发射线，将氢覆盖到称为双电离氧（OIII）的光谱区域。这就是被认为存在于 20 世纪初的虚假元素“星云” 。

哈勃于 1999 年拍摄的螺旋星云。图片来源：哈勃遗产档案馆
“我们从照片中重新确定了（光谱中的）线比，在某些情况下，根据我们对照相乳剂灵敏度的了解重新确定了线比，”Zijlstra 说。
当一颗接近生命尽头的恒星进入红巨星相并在最后的死亡阵痛中开始向太空释放物质时，像 IC 418 这样的行星状星云就会演化。最终的坍缩使这颗恒星以一颗致密的简并白矮星结束了它的日子，其质量约为太阳质量的 0.6 倍。这个致密的物体被压缩成一个大约地球大小的体积。这颗发光的恒星余烬被包裹在气体和尘埃的茧中。
IC 418 中心的恒星现在正在经历从红巨星到白矮星的转变。我们的太阳和太阳系可能会在大约五十亿年后分享类似的命运。
这项研究标志着首次观察一颗垂死恒星在长达一个世纪的时间跨度内的演化。它不仅揭示了祖先恒星的初始质量与最终质量的暗示，还揭示了这颗恒星的升温速度如何比之前观测到的任何其他典型恒星都快。具有讽刺意味的是，这种增长仍然比恒星演化模型预测的要慢。
具体来说，研究发现，这颗中心恒星自发现以来增加了3000摄氏度，或者每40年增加约1000摄氏度。相比之下，我们的太阳在 1000 万年的形成过程中出现了这样的增加。
这一发现对于理解处于最后阶段的恒星如何对将碳播种回太空至关重要非常重要。这一令人惊讶的发现可能意味着我们对碳星演化的理解可能需要修改。
“IC418 富含碳，这意味着这颗恒星在星云喷射之前就富含碳， ”Zijlstra 说。宇宙中的大部分碳来自这些类型的恒星。我们能够确定这颗恒星的原始质量（比太阳的质量高出约 40%）。这低于模型预测碳的来源。当然，这是有机生命所依赖的碳源，所以它是我们自己起源的一部分。
这也证明了使用较旧的观察结果的价值。另一个类似的例子是 2016 年在 1917 年的玻璃板上发现了范马宁星周围行星系统的可能迹象。
很高兴看到旧的观察产生新的科学。那些古老的玻璃板收藏和笔记本中还潜伏着什么等待被发现？