与指环星云共度良宵

原作：Bob King

翻译：韩紫芊

校译：牧夫天文校对组

编排：李子琦

后台：库特莉亚夫卡 李子琦

原文链接：

https://skyandtelescope.org/observing/evenings-with-the-ring-nebula/

指环星云如同一颗优美的水晶球，透过它便可窥见太阳的未来。把这枚戒指般的圆环滑进指间，你们将成为一生的伴侣。

哈勃空间望远镜探测到的可见光和来自LBT大型双筒望远镜的红外影像相结合，呈现出指环星云的震撼景象。

图源：NASA/ESA

谁不爱这个宇宙里的甜甜圈呢！就像土星一样，指环星云可以说是新手和经验丰富的业余爱好者必看的天体。不管你是想在深空天体领域小试牛刀，还是要一睹目视天文学的“圣杯”之一——中央恒星，指环星云全都有。作为一个无可救药的指环星云狂热爱好者，这颗幽灵般的宝石我已经观察过超过150次了。

这个被称为M57的指环是一个行星状星云，是银河系中估计存在的10000个甚至更多的星云之一（但被分类的不到2000个）。这些星云是天空中最美丽多彩的天体之一。其中很多是圆形的，边缘清晰可见，这使早期的天文学家把它们当成了行星。尽管这些星云并不是行星，它们却的确和行星有着某种联系。其光环和同类物质为星际介质提供了如碳、氧和氮之类的元素，这些物质随后融入了下一代恒星和其行星之中。

这组行星状星云的图片展示了它们短暂的美丽。从左上角按照顺时针方向依次为猫眼星云、蚂蚁星云、蝴蝶星云、沙漏星云、小鬼星云和螺旋星云。

图源：NASA

在红巨星演化成白矮星的过程中，气态物质被喷射出来并形成不断膨胀的外壳，行星状星云便形成于此。强风从巨星炽热的核中刮来，把它的大气一并吹向了太空并形成了一层气态外壳。这种外壳可以呈现出变化多端的形态，包括球形、螺旋形、双极型和环状。

随着核在恒星自身重力的作用下压缩，它的温度不断升高，直至超过10万摄氏度，是太阳表面温度的将近20倍。高温足以使之发射出大部分的紫外线。行星状星云的中央恒星显得非常暗淡，原因之一便是我们的眼睛无法捕捉紫外线。不过，高能紫外线光子会使这些发散的气体电离，发出绿色、红色和蓝色色调的精致荧光，就像从巫师的烟斗里吹出来的五颜六色的烟圈。

与太阳差不多大小的恒星（质量至多为太阳的8倍）会在末期演化为红巨星，失去外部包层并变成行星状星云，最终只剩下裸露的白矮星。

图源：ESA

巨星的大气接着膨胀并随之消散，直到只剩下原来的核心，变成一颗和地球差不多大小的极其致密的白矮星。恒星的寿命要以数十亿年来衡量，但一个典型的行星只能存活大概20000年，也就是一眨眼的功夫罢了。对于一颗质量约为太阳1-8倍的恒星来说，这就是它演化过程的终结了。当我们在目镜中凝视这个光环的时候，我们便可以看到太阳50亿年后的未来。

你会发现这个指环星云位于渐台三（天琴座γ）和渐台二（天琴座β）之间稍过半路的地方。

图源：Stellarium星空软件

顺着织女星的指引，视星等为8.8的M57明亮到足以在我10 x 50的寻星镜上隐约可见。它的视直径为1.3’，距离我们大约2400光年。然而它真实的大小横跨了将近1光年，略小于地球与南门二（半人马座α）距离的四分之一。即便是用3英寸口径的望远镜，也能看到一小团丝绸般柔和的薄雾环绕着较暗的中心部分，整体呈圆球状。而在6英寸口径的望远镜下，M57的形状更像是一颗橄榄球，在星云中心以东1’的位置有一颗视星等为12的恒星。

用我15英寸的道布森调到低倍率来观测，M57就像是一颗落灰的风滚草，在美丽的群星间冻结在时光中。最近，我用O III滤光片在142x的倍率下观测M57，看到了一些以前我从未注意到的东西：在明亮的环周围，我瞥见了一个更大的发光雾状圆环，直径大约为4’到5’宽。为了证实这一发现，我多次尝试把视野移开，并将未经滤光的视野和其进行比较。

这张草图合成自两幅15英寸望远镜中的指环星云图像，一个来自142x倍率带O III滤光片的望远镜，另一个来自428x倍率无滤光片的望远镜。使用滤光片的图像显示出向东南方向延伸的昏暗的圆环外部，没有使用滤光片的图像则突出地捕捉到了其朦胧的中心、主环中的亮斑和暗淡的中央恒星。

图源：Bob King

我常常在明亮的恒星周围看到散射光弥漫的光晕，但从未在星云的周围看到过。据深空图片显示，M57明亮的环镶嵌在闪烁着微弱红光的电离氢中，这显然和我观测到的完全吻合。大家也可以尝试使用不同的星云滤光片，在评论区分享您的收获。

在观测这个指环星云时，高倍率发挥着神奇的作用，同时也为锁定那颗神出鬼没的中央恒星——一颗质量为太阳的0.6倍，表面温度约为120 000摄氏度的白矮星，作出了至关重要的贡献。尽管这颗白矮星的总光度是太阳的200倍，它的视星等却只有15.8。你可能在其他一些参考文献中看到这个数字是14.8，但它实际上显然没有这么亮。即便是在我15英寸357x 和 428x 倍率下（视星等观测范围可达16.2）呈现的良好图像中，这颗白矮星也刚刚只是在可视的边缘徘徊。但当它突然短暂地出现在视野中时，哎呀，好一副壮观的景象，就像阳光下闪烁的雪花一样！

一群较暗的星云状物质包围了这个我们已经熟知的明亮圆环。左下角为棒旋星系IC 1296。图中上方为南。

图源：Adam Block/NOAO/AURA/NSF

笼罩在指环星云内部的朦胧迷雾面纱并没有使这颗白矮星更容易观测，但却给这一景象平添了一种清冷的美感。那些散落在圆环边缘的恒星也是如此。除了东边那颗视星等为12的恒星以外，我还发现了在M57的正北部一字排开的三颗恒星（它们的视星等约为14.5），以及紧邻在西南和西北方向的两颗极其昏暗（视星等约15.5-16.0）的恒星。

M57的东端和西端明显比其顶端和底端要暗。仔细观察后发现，在环的东南部分有一片更亮的星云状物质，还有几个明亮且致密的结，连接勾勒出了东北方向的外边缘。我还顺便浏览了视星等15、狂虐眼睛的棒旋星系IC1296。它位于指环星云西北方4’处一个望远镜可见的恒星三角中央，我勉强看到了一片昏暗的雾霭，包括一颗15等的场星（在星团或星协所在天区中不属于它们的成员的恒星）

对M57的三维分析显示，它的形状更像是个桶而非甜甜圈。我们的视角是从上往下、透过这只倾斜的桶的洞口来进行观测的。包围着这颗白矮星的高浓度物质构成了一个轮胎状卵形体，电离气体的两瓣便顺着这个卵形体向上下延伸。

看着指环星云，我们可以想象乘着宇宙飞船在宇宙天体上空遨游的感觉。当然，我们的确正乘着一艘“宇宙飞船”——蔚蓝色的那个。

『天文时刻』 牧夫出品

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