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。
未来,这些原恒星会逐渐长大,变成o型或b型星,它们的紫外线会电离周围的气体,成为北美洲星云的“光源”
。
二、电离气体的“动态雕塑”
:h2区的形成与演化,!
北美洲星云的“北美本土”
是h2区(电离氢区),它是被年轻恒星的紫外线“点燃”
的气体云,发出明亮的红色光芒。
但这片红色的“海洋”
并不平静——年轻恒星的“呼吸”
(星风)和“死亡”
(超新星),正在不断雕刻它的形状。
1电离的“开关”
:o型星的紫外线h2区的形成,关键是o型星(光谱型o6-o7,质量是太阳的20-40倍)的紫外线辐射。
o型星的表面温度高达3-4万开尔文,发出的紫外线能量足以打破氢原子的电子壳层,将电子从原子核身边“打飞”
(电离),形成自由电子和质子。
当自由电子重新结合到质子上时,会释放出氢的巴尔末线系(balrseries)——其中波长6563纳米的hα线(红色)最强,因此h2区呈现红色。
北美洲星云的h2区厚度约10光年,包含约10?倍太阳质量的氢气体,亮度足以在1600光年外被我们看到。
2星风的“雕刻刀”
:电离气泡的形成年轻恒星的星风(stelrd)是h2区的“雕刻师”
。
星风是从恒星表面喷出的高速粒子流(速度达几千公里秒),像“恒星的呼气”
,撞击周围的气体,将其电离并推开,形成中空的电离气泡(ionizedbubble)。
北美洲星云中最着名的气泡,是“佛罗里达半岛”
下方的气泡a:直径约5光年,边缘是电离气体的“墙”
,厚度约01光年。
气泡内部的压力(来自星风)与外部的气体压力平衡,因此保持了稳定的形状。
用v甚大阵的射电观测,我们能看到气泡边缘的激波(shockwave)——粒子流撞击气体时产生的压缩波,温度高达10?开尔文,发出射电辐射。
这些气泡不仅是“宇宙雕塑”
,更是恒星形成的催化剂:气泡边缘的气体被压缩,密度升高,容易坍缩形成新的恒星。
比如,气泡a的边缘有一个年轻的星团ngc6997,包含约50颗o型和b型星,它们的紫外线继续电离周围的气体,形成新的气泡。
3超新星的“冲击波”
:星云的“再加工”
当h2区中的大质量恒星(质量>8倍太阳)耗尽燃料,会发生核心坍缩超新星爆发(re-lpsesupernova)。
超新星的冲击波(速度达1万公里秒)会压缩周围的气体,触发新的恒星形成,同时将重元素(如铁、金、铀)喷回星际介质。
北美洲星云中已经发现了多个超新星遗迹(supernovarenant,snr),比如snrg1195+102:它是一个直径约20光年的环形结构,由超新星爆发的冲击波形成。
用钱德拉x射线望远镜观测,能看到遗迹中的高温气体(温度达10?开尔文),发出明亮的x射线。
天文学家计算过,这个超新星爆发发生在约10万年前,它的冲击波至今还在压缩周围的气体,形成新的电离区。
超新星的“回馈”
是双重的:一方面,它摧毁了部分星云;另一方面,它将重元素注入星际介质,让下一代恒星和行星含有更多的“重金属”
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