新发现的行星状星云可以改善宇宙距离的测量

行星状星云

观测宇宙:行星状星云NGC 7294，或称“螺旋星云”，位于银河系附近。然而，天文学家已经成功地在更远的距离观测到类似的物体。

天文学家首次观测到远至40mpc(约13亿光年)的行星状星云。这些物体太过遥远以至于无法观测到，直到一个国际天文学家团队对来自多单元光谱探测器(MUSE)的数据使用了一种新的过滤器——该仪器由欧洲航天局的超大望远镜(VLT)运行。

该团队由德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)的马丁·罗斯领导，他们将差分发射在线滤波器(DELF)应用于缪斯收集的档案数据。这一发现揭示了15个行星状星云，这些星云以前因为太暗而看不到。这项技术可能被证明是研究宇宙的有用工具，甚至可能有助于解开宇宙膨胀之谜。

“行星状星云就像用于星系外研究的瑞士军刀，”美国宾夕法尼亚州立大学的研究小组成员Robin Ciardullo说。“你可以用它们来了解恒星动力学、暗物质、恒星演化、星系化学演化、星系团的 历史 ，当然，还可以测量星系外距离。”

行星状星云发生在恒星红巨星阶段的末期，此时氦已经耗尽，不能再聚变产生碳和氧。在这一点上，一颗生命开始时质量小于8个太阳质量的恒星将剥离其外层，留下一个被物质云包围的恒星核心。最终，这颗恒星会变成白矮星。

恒星发出的光将电离云中的原子，释放出电子，这些电子随后可以与仍然束缚在原子中的电子相撞，将它们推到更高的能量状态。当这些被束缚的电子衰减到较低的能态时，它们会发出特定波长的光。

“现在它的外部消失了，所以它很热。来自恒星的高能量光猛烈地射入刚从恒星释放出来的物质，并将其照亮，”恰尔杜罗解释道。“我们看到恒星喷射到太空中的东西——‘行星状星云’。这是个可怕的名字，因为它跟行星一点关系都没有!”

标准烛光

行星状星云发出的光的均匀性使它们成为测量星系外距离的绝佳尺度。这种标准被称为标准蜡烛，因为它们知道光度，因此可以从它们在天空中出现的亮度推断它们的距离。

查尔杜罗于1989年与乔治•雅各比、霍兰德•福特一起提出行星状星云光度函数(PNLF)，此后一直被用作15mpc以下星系的距离指示器。

用行星状星云观测超过15mpc的距离是不可能的，因为物体的光度会随着距离的平方而下降，使得更远的物体明显变暗，因此更难观测。然而，现在DELF和MUSE/ VLT的应用大大扩展了这一限制，使得对星系的精确距离测量可以达到40 Mpc左右。

更大更好

Ciardullo说:“在世纪之交，我们已经 探索 了附近星系中的行星状星云，并将PNLF距离测量技术推向了宇宙最远的地方。”“现在望远镜更大了，仪器也更好了。20年前极其困难的观测现在已经微不足道了，我们可以将这项技术推广到更远的地方。”

“由内而外”星云指向“重生”恒星

有了这种推动力，PNLF可能很快就能帮助天文学家解决宇宙学中最棘手的难题之一。这是天文学家用标准烛光观测到的宇宙局部膨胀率与用宇宙学的冷暗物质(ΛCDM)模型计算出的数值之间的明显不匹配。被称为“哈勃张力”(Hubble Tension)，解决这一差异可能指向ΛCDM之外的新物理学。

这个想法是用行星状星云作为与其他标准烛光测量距离的补充。

Ciardullo解释说:“解决(哈勃张力)的一种方法是用其他精确测量距离的方法反复检查本地测量结果。”“直到现在，行星状星云还不够明亮，不足以观测到宇宙深处的这种张力。我们的研究表明，通过MUSE和VLT，我们可以到达这些必要的距离。”

这些是宇宙中最不可思议的照片。当你看到这些真实的宇宙时，你不仅看到了宇宙的浩瀚，而且你也在回顾几千年前的时光。这些宇宙和星系的将带你发现如此美妙的景象。

草帽星系

草帽星系哈勃和斯皮策太空望远镜

草帽星系是宇宙中最上镜的图像之一，它距离地球约2800万光年。不难看出它的名字从何而来，科学家们猜测它的中心可能有一个超大质量的黑洞。你看到的这张照片实际上是由斯皮策太空望远镜和哈勃太空望远镜拍摄的几张照片合成的。

蚂蚁星云

蚂蚁星云哈勃太空望远镜

就像蚂蚁的身体一样，你看到的实际上是一颗正在消失的恒星。这些喷射到太空的气体实际上以每秒620英里的速度运动。不过别担心，这个星云距离地球大约8000光年(上图从左到右跨度约1光年)

螺旋星云(上帝之眼)

戈哈伯太空望远镜之眼

这张由哈勃太空望远镜于2003年拍摄的离地球700光年的照片在互联网上得到了广泛传播，并成为迄今最著名的深空照片之一。

蟹状星云

蟹状星云哈勃太空望远镜

大约一千年前，一颗恒星在夜空中爆炸，被世界各地的天文学家记录下来。记录显示，中国人、阿拉伯人和美洲土著人都曾在近一个月的白天和两年多的夜晚观测到这一现象。然而，直到最近，我们才有机会近距离观察。

N90

N90Hubble太空望远镜

这个恒星形成区域非常有趣，因为明亮燃烧的新恒星正在辐射能量，从内部侵蚀星云。

半人马座A

半人马哈勃太空望远镜

这张半人马座A的图像使用了哈勃太空望远镜上最先进的仪器，广角照相机3，揭示了这个壮观的星系以前隐藏的部分。

侧面的星系

星系哈勃太空望远镜的边缘

这张照片的技术名称是ESO 510-G13，它可以让你了解像这样的螺旋星系在边缘被捕获时的样子。

羊毛状的螺旋

絮凝的螺旋哈勃太空望远镜

与我们的星系不同，ngc2841的旋臂要短得多，而不是长而宽的分支，因此被称为絮状星系。

红蜘蛛星云

红蜘蛛星云哈勃太空望远镜

这个极其温暖的星云是宇宙中已知最热的恒星，它产生的恒星风的波高达1000亿千米。

狼蛛星云

狼蛛星云哈勃太空望远镜

这个位于大麦哲伦星云的星云主要由电离的氢气组成，它是一个极端的地方，由于大量的超新星残骸，它是我们星系间邻居中最亮的星云之一。

银河残骸

斯蒂芬的quintetHubble太空望远镜

被称为斯蒂芬五重奏的这组星系似乎在不断地相互碰撞，形成了一些强烈的星际观星活动。

猎户座大星云

猎户座星云哈勃太空望远镜

猎户座星云是离地球最近的恒星形成区域，直径为24光年，距离地球1500光年。如果你看猎户座的方向，它实际上是肉眼可见的。

仙女座星系

仙女座GalaxyNASA / ESA

最近的星系邻居仙女座星系，它是银河系之外夜空中唯一肉眼可见的天体之一，跨度约20万光年。

蝴蝶星云

蝴蝶nebulaNASA / ESA

这片由尘埃和气体组成的星际云也被称为虫星云，距离地球约4000光年。这个炽热爆炸中垂死的恒星实际上是20万开尔文（为热力学温标或称绝）。

碰撞的星系

哈勃太空望远镜

就像宇宙中的其他事物一样，星系也会相互碰撞。上面所捕获的两个星系最终将形成一个椭圆星系，但这一过程可能需要10亿年以上的时间。

相互作用的星系

galaxiesNASA / ESA

当一些星系向前冲去，迎头相撞时，另一些星系则会先试图偷取对方的恒星。这实际上被称为潮汐剥离，在这个过程中，较大的星系从较小的星系中吸走恒星，在这两个星系经过数十亿年后合并成一个星系。

双集群

双星系团哈勃太空望远镜

大麦哲伦星云是离银河系最近的星系之一，它是在大麦哲伦星云中发现的。

猫眼星云

哈勃太空望远镜

猫眼星云是夜空中发现的第一个行星状星云，也是最复杂的星云之一。当垂死的恒星将它们的气体外层喷射到太空时，就会产生这种类型的星云。

V838单粒子

2002年，恒星V838 Monocerotis突然变得比太阳亮60万倍。事实上，有几个星期，它是我们星系中最亮的天体。此外，由于一种被称为光回波的东西照亮了它周围的气环，这颗恒星似乎也在迅速膨胀，使它成为一颗奇异的恒星。然而，它已经逐渐消失，天文学家仍然不确定是什么导致了这次爆发。

恒星星团R136

恒星星团R136NASA / ESA

这张彩色图像显示了在我们的银河系附近的大麦哲伦星云的一个极不稳定的区域。你看到的红色气体是氢，绿色的是氧，蓝色的“钻石”实际上是宇宙中已知的最大的恒星，有好几颗比太阳大数百倍。

心与灵星云

广域红外勘测探测器(WISE)

这张由广域红外探测器拍摄的红外照片显示了右边的心星云和左边的灵魂星云。上图距离地球约6000光年。

创造之柱

哈勃太空望远镜的支柱

在这个宇宙中，很少有东西能让你感到自己比这幅著名的“创造之柱”图像更渺小。这是一种被恰当地命名为尘埃和气体的云，它负责产生数百万颗新恒星，距离地球6500光年。

螺旋星云于1824年被卡尔·路德维希·哈丁发现。在那个年代，类似这样的星云，由于和气体行星非常相似而往往被错误地认为是巨型气体行星。距离地球650光年，位于水瓶座星座里面。该星云早已收编在册，编号为NGC 7293，这是行星状星云非常典型的一类星云，行星状恒星实际上是由于恒星的残骸所形成的，就如同我们的太阳。

图文 | 米拍摄影师一波兄

一条引人注目的星系长链横穿室女座星系团的中心，我们称之为“马卡良星系链”。

在这幅照片中，这条星系链的最显眼之处是右上方那两个相貌平平的大型透镜星系M84和M86，在它们的左下方，是被称为“双眼星系”的相互作用星系NGC4438和NGC4435，也被称为马卡良之眼。室女座星系团是距离我们最近的星系团，它由2000多个星系组成，对我们银河系周围本星系群中的星系施加着明显的引力作用，它的中心位置距离我们7千万光年之遥。摄于云南丽江。

M1蟹状星云，梅西耶星表中编号第一的天体，位于金牛座，是北宋年间（1054年）记载的天关客星（超新星）爆发后遗留的残骸，目前仍在向外扩张中。镜子太小，只能拍个轮廓意思意思。

位于仙后座的IC59 鬼魅星云，

一只宇宙中的幽灵。LRGB版本的鬼魅。摄于新疆的高崖子。

M27哑铃星云。

这是一个位于狐狸座的行星状星云，距离地球约850光年。摄于新疆高崖子。

HIP113301洞穴星云（SH2-155）。

这是一个位于仙王座的星云，由于其结构包含了发射、反射和暗星云，所以显得朦胧且弥漫，在夜空中的跨度大约为四个满月的距离，距离我们约2400光年。

象鼻星云IC1396，

位于仙王座，是由新生恒星产生的强烈星风、星云气体与尘埃云所组成的新恒星形成区，这个条状星云超过20光年，看上去和大象的长鼻子非常相像，所以常被称之为象鼻星云。

NGC7293 螺旋星云，