以3D方式观看南环星云

行星状星云是自然界最令人惊叹的视觉展示之一。这个名字很令人困惑，因为它们是恒星的遗迹，而不是行星。但这并不影响它们作为迷人美丽和深入科学研究对象的地位。

像所有行星状星云一样，南环星云是像我们的太阳这样的恒星的残余物。随着这些恒星的老化，它们最终将变成红巨星，膨胀并将气体层释放到太空中。最终，红巨星变成了一颗白矮星，一颗没有发生聚变的恒星残余物，它散发出它所拥有的任何残余热能，而不再产生任何热量。白矮星照亮了之前排出的气体壳，我们开始欣赏这场表演。

当期待已久的JWST开始提供图像时，南环星云(NGC3132)是其首批目标之一。它是构成该望远镜第一个科学成果的五个物体之一。JWST的图像揭示了NGC3132的一些令人惊讶的事情：它有两颗恒星。白矮星位于NGC3132的中心，它的伴星距离我们40到60个天文单位，大约与冥王星到太阳的距离相同。

研究人员想要更多地了解南环星云的结构。詹姆斯韦伯太空望远镜在红外波段工作，可以对星云中温暖的氢进行成像。但为了获得更完整的星云图像，罗彻斯特理工学院(RIT)的一组研究人员转向亚毫米阵列(SMA)。SMA可以感知JWST无法到达的星云中较冷的CO(一氧化碳)。它感知二氧化碳的存在并测量其速度和其他分子的速度。

新的观测结果表明，星云的大部分氢气都在一个大的膨胀环中，并且第二个膨胀环几乎垂直于第一个膨胀环。

“JWST向我们展示了氢分子以及它们如何在天空中堆积，而亚毫米阵列向我们展示了在JWST图像中看不到的更冷的一氧化碳，”卡斯特纳解释道。

“来自阵列射电波长观测的额外速度维度有效地让我们能够以3D方式观察星云。当我们开始以3D方式转动整个星云时，我们立即发现它确实是一个环，然后我们惊讶地发现还有另一个戒指，”卡斯特纳说。

“令人惊讶的是，数据进一步表明，星云似乎还存在第二个富含尘埃的分子环(Ring2)——在(尘埃)吸收、低激发发射线、H2和(现在)在12CO(2–1)——似乎几乎垂直于环1，”作者在他们发表的研究中解释道。

这些环彼此偏移，这解释了为什么3D视图使第二个环更加可见。该团队将他们的观察结果与几何模型进行了匹配，该模型显示环1的倾角为45°，环2的倾角为78°。

为什么南环星云有两个偏置环?

作者说，我们有一个由第二颗恒星的存在形成的双极星云的极点视图。有许多双极星云，包括众所周知的蝴蝶星云。

然而，第二颗恒星的存在使NGC3132的形状变得复杂。作者在研究中解释道：“我们认为，这种明显的二环结构可能是AGB喷射物的椭圆形分子包膜的残余物，该喷射物大部分被一系列快速但未对准的准直流出物或射流分散。”“这种情况与NGC3132质量损失的AGB前身是相互作用的三星系统成员的假设是一致的。”

这将是一致的，但作者表示，无法得出第三颗恒星参与当前研究的结论。作者解释道：“需要对此类多星倾倒喷流系统对AGB分子包膜的动力学效应进行详细模拟，以测试NGC3132分子外骨骼成型的推测场景。”

星云中所有分子气体的存在让科学家们感到惊讶。白矮星发出的强烈紫外线应该会分解一氧化碳和氢分子。但事实并非如此。

“宇宙中的碳、氧、氮是从哪里来的?”卡斯特纳说。“我们看到它是在垂死的类似太阳的恒星中产生的，就像刚刚死亡并形成南环的恒星一样。很多分子气体可能会出现在行星大气层中，而大气层可以孕育生命。”

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