基本介紹
- 中文名：環狀星雲
- 別稱：M57或NGC6720
- 位置：天琴座內
- 主環大小：約一光年
- 發現者：弗里德里希·威廉·赫歇爾
- 原文：Planetary nebulae
- 赤經：18h53.6m
- 赤緯：+33°02′
- 視星等：9等
- 視大小：1′
- 距地距離：2300光年
成因,特徵描述,發現過程,尋找方法,天文研究,其他環狀星雲,天琴座,狐狸座,
成因
其成因系由超新星爆炸所致，當一顆質量在太陽的1.4～2倍的恆星發生爆炸時，其外部物質被拋向太空，形成圓形的星雲，而星球的核心部份則被壓縮成密度極大、溫度極高的中子星，把拋出到周圍的物質照亮而無人看到，即為環狀星雲，這和氣狀星雲、系外星雲的性質完全不同，此類星雲在數量上遠比他類星雲星團為少。
特徵描述
主環大小約一光年，視星等8.8等（照相星等9.7等），距地球約2000光年。因形象美麗的圓環，故又被稱為“戒指星雲”。以現時膨脹的速度測定，M57是在6000年至8000年前的一次恆星（中心星）爆發而形成的。
M57由於較小，所以較難辨認出來；需要藉助放大100倍以上的倍率才能把橢圓環顯現，在大口徑望遠鏡中和十分好的大氣條件下，可在星雲背景中看見幾顆非常暗淡的前景星或背景星；用分階段曝光手法，更能拍到其物質暈，首先以電腦合成的照片是日本的“昴”望遠鏡（Subaru）（1999年），然而天文愛好者亦能通過數碼感光器材與濾鏡合成以中等口徑（四吋至六吋）望遠鏡拍到這十分暗弱的外環。
發現過程
環狀星雲的發現者是英國著名天文學家弗里德里希·威廉·赫歇爾(Friedrich Wilhelm Herschel）。當時，赫歇爾還是英國皇家樂隊的一名鋼琴師，但他酷愛天文學，經常用望遠鏡觀測星空。1779年夏季的一天晚上，當赫歇爾把望遠鏡對準天琴座的時候，在密密麻麻的恆星當中，發現了一個略帶淡綠色、邊緣較清晰的呈小圓面的天體。他模模糊糊地看出它應該是一個星雲。但這是一種什麼類型的星雲呢？赫歇爾也不知道。由於他的望遠鏡解析度太差了，他看不清楚星雲的細節，只是看它的模樣與大行星很相像，於是赫歇爾就把這類星雲命名為行星狀星雲。事實上，行星狀星雲與行星毫無關聯，然而這個不恰當的名稱卻被人們一直沿用下來。與赫歇爾同時代的法國天文學家安東尼·達爾奎耶與赫歇爾同時也發現了這個天體，他是在觀測1779年出現的彗星時看到它的。法國天文學家梅西葉把這個天體收入自己編制的星表中，排在第57位，簡稱M57。
環狀星雲
環狀星雲隨著觀測能力的不斷提高，人們後來又陸續發現了不少行星狀星雲，截至2005年，觀測的總數為1000多個。天文學家估計在我們的銀河系中大概一共有四五萬個行星狀星雲，只是由於它們都隱藏在太空深處，實在是太小太暗了，以致我們目前還不能發現它們。
尋找方法
要看環狀星雲的話，先要找到它。環狀星雲位於天琴座。夏天的夜晚是觀察天琴座的最佳時間。夏夜的星空豐富多彩，最重要的特點是，一條發出淡淡白光的銀河橫跨天空，面積不大的天琴座就位於銀河的近旁。
織女星是天琴座α星，它在全天21顆最亮恆星表中排名第5。織女星與另外兩顆亮星，一個是在全天21顆最亮恆星表中名列第12的天鷹座的牛郎星，另一個是名列第20的天鵝座的天津四，三顆亮星組成了著名的夏季大三角。織女星在銀河的西岸，牛郎星在銀河的東岸，兩星隔著銀河遙遙相望，而天津四則在朦朦朧朧的銀河當中熠熠發光。
夏季大三角在夏夜星空中特別醒目，我們通過夏季大三角很容易就能找到織女星和天琴座。環狀星雲M57就隱藏在明亮的織女星東南方大約7度遠的地方。
環狀星雲的視直徑僅1′多，視星等為9.3等，距離我們1410光年。環狀星雲美麗異常，而且用小型望遠鏡就能觀測到，因此它成為廣大天文愛好者最喜愛觀測和拍攝的對象之一。在小型望遠鏡中，它是什麼樣子呢？當年赫歇爾描述它是“一個有洞穴的星雲或者是星環”，“星雲中心有一個對稱的同心的黑斑。星雲可能是由恆星組成的星環，呈橢圓形，短軸與長軸之比約為83:100。”
在現代大型天文望遠鏡里，M57是一個非常美麗動人的橢圓形光環。光環的內邊緣為淡綠色，外邊緣為紅色，兩邊緣之間的中間部分是淡淡的黃色，宛如一個精工細作的工藝品戒圈。因此也有人稱它為指環圈星雲。環的中心有一顆目視星等為14等的白矮星，它就是環狀星雲的中心星，是一顆表面溫度高達十幾萬度的高熱星。在中心星的輻射下，環繞在中心星周圍的星雲物質中的氣體原子受到激發而發光，不同的氣體原子發出不同顏色的光。環的內邊緣距中心星較近，紫外輻射較強，星雲氣體中的氧和氮原子受激發出綠色的光；環的外邊緣距中心星較遠，紫外輻射弱一些，星雲氣體中的氫原子受激發出紅色的光。
天文學家還發現，環狀星雲事實上是一個球狀星雲，由於我們是從遙遠的地方去看這個球狀的氣體殼層，顯然，我們看到的星雲外圍部分的物質要比中心部分的厚得多。因此，我們就將這個球狀氣體星雲看成了環狀星雲。
天文研究
根據美國宇航局的哈勃太空望遠鏡拍攝的照片，環狀星雲的外形並不像百吉餅，而是像果醬甜甜圈，因為星雲的中央充斥著大量物質。星雲是由塵土、氫氣、氦氣以及其他氣體構成的一個星際雲。
研究小組領導人、美國范德比爾特大學(位於田納西州的納什維爾)的羅伯特-奧德爾表示：“這個星雲的外形並不像百吉餅，而是像果醬甜甜圈，因為中央充斥著大量物質。”奧德爾和他的研究小組利用哈勃太空望遠鏡以及一些地面望遠鏡獲取這個標誌性星雲的更清晰圖像。照片顯示環狀星雲是一個更為複雜的結構，超過天文學家此前的想法。藉助於新觀測數據，他們繪製了迄今最為準確的環狀星雲3D模型。
奧德爾表示：“藉助於哈勃望遠鏡提供的細節，我們發現了這個經典星雲與此前認為的完全不同的形狀。哈勃望遠鏡獲取的新觀測數據提供了有關這個星雲的更多細節，我們也因此得知這個星雲並不像我們此前認為的那么簡單。”
環狀星雲距地球大約2000光年，寬度大約1光年。這個星雲坐落於天琴座，是天文學家的一個寵兒。此前藉助望遠鏡進行的觀測就已經發現環狀星雲中央區域存在大量物質。這一次，哈勃望遠鏡的寬視場照相機3號提供了較過去觀測更為豐富的細節，讓科學家進一步了解這個星雲。
奧德爾的研究小組認為這個環環繞一個藍色足球形結構。這個結構的每一端都突入到環的對邊。環狀星雲斜對地球，因此，天文學家能夠看到它的“正臉”。在哈勃望遠鏡拍攝的照片中，藍色結構是發光的氦氣。環中央的白點是白矮星產生的輻射，導致氦氣發光。這顆白矮星是一顆類日恆星的殘餘，耗盡了氫氣燃料並且剝離了外層的氣體層。
哈勃望遠鏡所拍照片的細節讓奧德爾的研究小組感到吃驚。照片顯示環內緣一帶分布著暗淡的不規則密集氣體結，好似腳踏車輪的輪輻。這些氣體須在膨脹的炙熱氣體進入白矮星釋放的冷卻氣體時形成，受到白矮星紫外光輻射侵蝕的可能性不大。
哈勃望遠鏡拍攝的照片允許研究人員將氣體結與明亮主環周圍的光柱進行比較。在其他行星狀星雲內，天文學家也曾發現類似的密集氣體結。對環狀星雲的命運進行研究有助於了解太陽在未來60億年的演化。奧德爾說：“在變成一顆白矮星時，太陽也會剝離外層的氣體層，溫度逐漸升高。一旦溫度達到足以照亮氣體的程度，物質會進一步遠離太陽。距離更遠意味著太陽的星雲更為暗淡。”
根據新觀測，環狀星雲外形好似扭曲的甜甜圈環狀星雲(也被稱之為“Messier 57”)圖像，展示了生動的外形和色彩。從地球的角度觀察，這個星雲呈簡單的橢圓外形，邊緣較為粗糙。根據哈勃太空望遠鏡以及一些地面望遠鏡進行的新觀測，環狀星雲的外形好似一個扭曲的甜甜圈
環狀星雲的合成圖像，結合了哈勃望遠鏡寬視場照相機3號以及美國亞利桑那州的大雙筒望遠鏡獲取的新觀測數據。在這幅圖像中，色彩絢爛的環狀星雲與周圍的暗淡太空形成鮮明顏色對比。大雙筒望遠鏡是格雷厄姆山國際天文台的一部分
這幅圖像展示了環狀星雲的側向幾何外形和結構，星雲的寬大暈輪和內部區域，低密度物質團向外伸出，遠離地球，中央的白點是白矮星產生的輻射，導致氦氣發光數字巡天項目獲取的一幅圖像，展示了環狀星雲及其周圍太空。
其他環狀星雲
天琴座
位置：赤經18h51m.7；赤緯+32°58'（1950年分點）；光度9.3等；視直徑83"×59"；距離1800光年。
位置在天琴座β與γ之間靠近β約2/5處，尋找時需用4～5cm 40倍以上之尋星鏡，方能約略的呈現圓面來，5cm 7倍雙筒鏡雖亦能見，但只是和恆星像差不多而不易分別。 6cm 40倍鏡則可看出圓面中隱約有小黑點，8cm 60～100倍則可看成圓環狀，15cm 100～150倍則更清楚，且可看出橢圓形環的長軸兩端略暗的區別來。如用20cm鏡尚可看到環內13等的中心星來，另外還有一顆15.5等的暗星則需60cm以上的大望遠鏡了。
此星雲現仍在以每秒19km的速度膨脹中，從分光觀測中發現此星雲只有連續光譜，既無輝線也沒有暗線（吸收線），似乎缺乏氫及氦的特殊天體。
雖然它的視直徑只有1'多一點，看起來很小，光度也只有9.3等，但感光作用卻很強，用300mm以上的鏡頭，使用柯達Tri X底片，曝光3～5分鐘追蹤即可照出環狀來。
狐狸座
位置：赤經19h57m.4；赤緯+22°35'（1950年分點）；光度7.6等；視直徑8'×6'；距離720光年。
位置在沒有亮星的狐狸座，尋找時可由天琴座的γ星與天鵝座頭部的β連線再延伸相等距離處，在它北邊25'有顆14號星，以此星為中心約1.°5的半徑上又有12、13、16、17號四顆五等星圍繞成半圓形，也可把這五顆星連線成M形，則M27就在中間的14號星之南約一個月亮直徑處，尋找並不很困難。
因M27為M天體的環狀星雲中最亮最大者（約有月亮直徑的1/4），即或用5cm 7倍的雙筒鏡也可看出長方形，6cm 40倍鏡看來長方形的中間稍細，8cm 40倍即可分辨出不是長方形而是圓形，兩邊成弧狀向內凹進去，15cm鏡可見星雲中濃淡不均，20cm鏡則可看到13等的中心星了。
由於它的形狀兩頭大中間細，好像體育用的啞鈴，故稱之為「啞鈴狀星雲」（dumb bell nebula）。
此星雲實直徑約1～2光年，現仍以每年0".068的速度繼續膨脹中，依此速度倒推約在3～4000年前發生爆炸，其中心星光度雖只有13等，但其溫度卻高達85,000度（絕對溫度）。該星雲現正以每秒41km的速度向我們接近中。
由於它的面積大且亮，也是攝影的好對象，50mm的標準鏡頭用柯達Tri X曝光20秒，固定攝影即可照出能認出位置的照片來，200mm F4的鏡頭用追蹤法曝光10分鐘約可看出長方形，口徑10cm以上F5的望遠鏡直接焦點曝光10分鐘追蹤，即可照出啞鈴的形狀來，口徑愈大愈清楚。
在圖中尚有M56球狀星團及M29及M39兩個疏散星團，因篇幅所限不作介紹，僅標出位置以供尋找時的參考。
