天文学家在猫眼星云中发现近乎完美对称的环状物

2022年09月23日 12:52 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

研究人员构建了猫眼星云的第一个计算机生成的三维模型,其揭示了围绕星云外壳的一对对称环。这些环的对称性表明它们是由来自星云中心恒星的螺旋式喷流形成。这为在星云中心的双星提供了强有力的证据。

这项由Ryan Clairmont领导的研究最近发表在《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》上。

当一颗垂死的恒星喷射出它的外层气体时,行星状星云就形成了并形成了行星状星云所特有的五颜六色的壳状结构。NGC 6543即猫眼星云,是已知最复杂的行星状星云之一。它距离地球只有3000多光年,可以在天龙座看到。哈勃太空望远镜也看到了猫眼星云的巨大细节,其展示了由结点、球状外壳和弧状细丝组成的复杂结构。

这个星云的神秘结构令天体物理学家感到困惑,因为它无法用以前接受的行星星云形成理论来解释。最近的研究表明,虽然在像NGC 6543这样复杂的行星状星云中前行喷流是潜在的塑造机制,但缺乏一个详细的模型。

Clairmont--一个天文爱好者--决定尝试建立猫眼的详细三维结构,从而找出更多关于赋予它复杂形状的潜在机制。为此,他向墨西哥国立自治大学的Wolfgang Steffen博士和卡尔加里大学的Nico Koning寻求帮助。据悉,他们一起开发了尤其适合行星星云三维天体物理建模软件的SHAPE。

研究人员通过利用来自墨西哥圣佩德罗-马蒂尔国家天文台的光谱数据重建了星云的三维结构。这些提供了关于星云中物质的内部运动的详细信息。通过结合这些数据和来自哈勃太空望远镜的图像,Clairmont构建了一个新颖的三维模型并确定了高密度气体的环被包裹在猫眼的外壳上。令人惊讶的是,这些环几乎完美地相互对称,这表明它们是由喷流形成--从星云中心恒星向相反方向喷射的高密度气体流。

喷流表现出了前倾,这类似于旋转的陀螺的摇摆运动。随着喷流的摆动或者说是前移,它勾勒出一个圆圈并形成了围绕猫眼的环。然而,数据显示,这些环只是部分的,这意味着预处理的喷流从未完成360度的完整旋转,喷流的出现只是一个短暂的现象。喷流的持续时间对于行星状星云的理论是一个重要的信息。由于只有双星才能为行星状星云中的预流喷射提供动力,研究小组的发现有力地证明了猫眼中心存在这种类型的系统。

由于喷流的角度和方向随时间变化,它很可能形成了在猫眼中看到的所有特征--包括喷流和结点。通过利用这个三维模型,研究人员能够根据星环的方向计算出前行喷流的倾斜和开口角度。

这项研究的论文第一作者--现为斯坦福大学的一名准大学生Ryan Clairmont说道:“当我第一次看到猫眼星云时,它是令人吃惊的。它有一个美丽的、完全对称的结构。我更惊讶的是,它的三维结构还没有被完全理解。”

他继续说道:“能够做我自己的天体物理研究并在该领域产生实际影响,这是非常有益的。由于行星状星云中的喷流是相对罕见的,因此了解它们如何有助于塑造像猫眼这样更复杂的系统非常重要。最终,了解它们是如何形成的就能深入了解我们太阳的最终命运,而太阳本身有一天也会成为一个行星状的星云。”

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