行星状星云的形成是由于红巨星耗尽了氦燃料，排出了它们的最外层——变成了与地球大小大致相同的高温致密白矮星。释放出来的物质富含碳，当它被轻轻吹入星际介质时，形成了令人眼花缭乱的图案。

大多数行星状星云大致是圆形的，但也有一些是沙漏状或翅膀状的，比如被恰当地命名为“蝴蝶星云”。这些形状很可能是由围绕星云“母星”旋转的第二颗恒星的引力牵引形成的，导致物质膨胀成一对星云叶，或“翅膀”。就像一个不断膨胀的气球，翅膀随着时间的推移而增长，而不改变原来的形状。

然而，新的研究表明，蝴蝶星云有些不对劲。华盛顿大学的天文学家领导的一个研究小组比较了哈勃太空望远镜在2009年和2020年拍摄的蝴蝶星云的两次曝光，他们看到了蝴蝶星云翅膀内的物质发生了巨大变化。正如他们1月12日在西雅图举行的美国天文学会第241次会议上报告的那样，强大的风正在推动星云翅膀内的物质发生复杂的变化。他们想要了解这样的活动是如何从一颗应该是“溅射的、基本垂死的、没有剩余燃料的恒星”中发生的。

“蝴蝶星云从其中心恒星的质量、速度和复杂性来看都是极端的，它的温度比太阳热200多倍，但只比地球大一点。”团队负责人、华盛顿大学天文学名誉教授布鲁斯·巴利克说。“多年来，我一直在比较哈勃望远镜的图像，我从来没有见过这样的东西。”

研究小组比较了哈勃望远镜拍摄的间隔11年的高质量图像，以绘制星云翅膀内特征的速度和增长模式。大部分分析是由Lars Borchert完成的，他是丹麦奥胡斯大学的研究生，作为华盛顿大学的本科生参与了这项研究。

波歇特发现了大约6条“喷流”——从大约2300年前开始，到900年前结束——以一系列不对称的流出将物质推向外。星云外部部分的物质正在以每秒500英里的速度快速移动，而靠近隐藏的中央恒星的物质膨胀速度要慢得多，大约是这个速度的十分之一。射流的路径相互交叉，在机翼内形成“混乱”的结构和生长模式。

蝴蝶星云在2009年到2020年之间的结构变化。在11年的时间里，各种特征从黑色区域转移到了白色区域。这张照片揭示了令人惊讶的复杂增长模式，这是由过去两千年里星云看不见的中心恒星多次喷射造成的。Lars Borchert和Bruce Balick/华盛顿大学

根据Balick的说法，星云的多极和迅速变化的内部结构不容易用现有的行星状星云如何形成和演化的模型来解释。星云中心被尘埃和碎片隐藏的恒星可能与一颗伴星合并，或从附近的恒星吸取物质，产生复杂的磁场并产生喷流。

巴利克说:“在这一点上，这些都只是假设。“这向我们表明，当行星状星云形成时，我们还没有完全理解其形成过程的全部范围。下一步是使用詹姆斯·韦伯太空望远镜对星云中心进行成像，因为来自恒星的红外光可以穿透尘埃。”

像太阳这样的恒星会膨胀成红巨星，并在某一天形成行星状星云，将碳和其他相对较重的元素喷射到星际介质中，在遥远的未来形成恒星系统和行星。这项新的研究，以及对行星状星云的其他“延时”分析，不仅有助于说明未来恒星系统的物质是如何形成的，还有助于说明我们自己的绿洲的积木是如何在数十亿年前产生和聚集的。

“这是一个在我们的宇宙中反复发生的创世故事，”巴利克说。“塑造过程为了解恒星活动的历史和影响提供了关键的见解。”

研究小组的其他成员包括罗切斯特理工学院的乔尔·卡斯特纳和罗切斯特大学的亚当·弗兰克。

欲了解更多信息，请通过balick@uw.edu联系Balick。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。