大自然不僅是一名工程師，更是一位藝術家。
上一期中我們領略了它如何精妙的構造出了我們的家園銀河系；這一期，我們將一起探討宇宙中最具藝術感、顏值最高的天體——星云。
我們肉眼能夠看到的滿天繁星，除了水、金、火、木、土五顆行星之外，都是銀河系中的恒星，在我們觀測者眼中它們都是點光源。然而，有一種天體在我們望遠鏡中的成像則呈現出彌散的面狀結構，它們形態各異，變化萬千。早期人們用“星云”一詞來泛指這種具有擴散形狀的天體（其中還包括了部分彗星、星團以及河外星系）?！靶窃啤痹醋岳≌Z的nebulae ，原意是“云”，外形上它們確實猶如白云一樣展現出了豐富的形態變化，給人以美感和震撼，例如以植物命名的玫瑰星云；以動物命名的貓爪星云、以人物命名的女巫頭星云等等。
圖1：從左到右分別為玫瑰星云、貓爪星云和女巫頭星云。圖片來源：Andreas Fink, 2012；George Varouhakis；Noel Carboni。
通過現代的天文觀測手段，我們已經知道，星云是宇宙中由于引力束縛而聚集在一起的星際氣體、塵埃和等離子體的集合。星云的尺度大約為3光年到300光年，其平均密度一般約為每立方厘米幾十到幾百個原子。星云的內部往往包裹著高溫致密的天體（新生的恒星或死亡的恒星），它們向外輻射出高能的光子會將這些外圍氣體電離，從而發射出包括可見光在內的各個波段的輻射，形成了絢爛多姿的星云圖案。星云的“顏色”取決于它的化學組成和被電離的程度，由于星際間氣體的成分絕大部分是在相對較低能量下就能電離的氫，所以許多星云的顏色都是偏紅色的。如果有更高的能量能造成其他元素的電離，那么就會呈現出綠色和藍色等等。
天文學家將這些五彩斑斕、形態百變的星云按形態的不同主要分為了三種主要類型，它們分別是：彌漫星云、行星狀星云和超新星遺跡。
1. 彌漫星云
這種星云沒有規則的形狀，也沒有明顯的邊界，平均直徑大約為幾十到幾百光年。在彌漫星云的范疇中最為主要的是發射星云和暗星云。發射星云一般位于恒星形成區（也稱為HII區或電離氫區），其中的氣體和塵埃在引力作用下向凝聚中心塌縮，新一代的恒星就在這些區域中形成。這些年輕的恒星發出高能的紫外波段輻射，使外層的氣體發生電離。最著名的發射星云是獵戶座大星云，它是銀河系中一個典型的恒星形成區，大量年輕的恒星正在其中孕育和誕生。
圖2：獵戶座大星云（M42，NGC1976）。圖片來源：NASA, ESA, M. Robberto
暗星云是本身不會發光的一種星云，它由濃密的氣體和塵埃組成，從而使這類星云具有較大的密度，大到足以遮擋后方的發射星云或背景恒星。最著名的暗星云當屬馬頭星云。馬頭星云主要是由濃厚的塵埃組成，從地球的方向看去，黑暗的塵埃和旋轉的氣體構成的形狀猶如馬頭。襯托它的背景為明亮的發射星云IC 434。
圖3：馬頭星云（Barnard33）。圖片來源：European Southern Observatory
2. 行星狀星云
行星狀星云是質量較小的恒星演化至老年的紅巨星階段后，其外層氣體殼層向外膨脹并同時被電離，從而形成的向外擴展狀的發射星云。雖然它的名字里有“行星”二字，但其實與行星毫無關系，只是最初天文學家發現這種星云的輪廓大多呈圓形，直觀上看與行星類似。著名的貓眼星云和環狀星云就是行星狀星云的典型代表。
圖4：貓眼星云（NGC6543）與環狀星云(M57)。圖片來源分別為：J.P.Harrington and K.J. Borkowski (University of Maryland), and NASA；The Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA)
3. 超新星遺跡
如果說上述的行星狀星云來自恒星“緩慢”的死亡過程，那么超新星遺跡則是恒星“劇烈”毀滅后的產物。它是超新星爆發時拋出的物質在向外高速膨脹的過程中與星際介質相互作用從而形成的云狀或殼狀的延展天體，也屬于發射星云。我們最熟悉的超新星遺跡是蟹狀星云，它對應的超新星正是由我國宋代所記載的1054年突然變亮的“天關客星”。
圖5：蟹狀星云（NGC 1952）。圖片來源：NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University) -HubbleSite
當我們欣賞這一幅幅美麗的星云圖像時，你可曾想到，它們所展現的美正是來自恒星演化中生生不息的循環，那些由上一代恒星深處的熱核反應所形成的各種元素，在恒星死亡之時被拋向深空，這些物質形成了絢麗的產物——星云。而星云又將作為原材料，在時間的長河中去形成下一代恒星。我們每個人身體里的每個原子，都來自恒星的死亡與再生的輪回過程。
如果恒星的一生是一首交響樂，那么星云既是它壯美的終章，又是它華麗的序曲。我們對星云的研究，貫穿著恒星的誕生與死亡，它將為人類打開一扇窗，通往理解天體演化和物質循環的終極規律。
我們今天的故事就講到這里，下期我們將走出銀河系，去看看其他星系和星系團。下期見，來自星云的你。
