概述

行星状星云

1777年，威廉·赫歇尔发现这类天体后，称它们为行星状星云。用大望远镜观察显示出行星状星云有纤维、斑点、气流和小弧等复杂结构。它们主要分布在银道面附近，受到星际消光的影响，大量的行星状星云被暗星云遮蔽而难以观测，其中央部分有一个很小的核心，是温度很高的中心星。行星状星云的气壳在膨胀，速度为每秒10公里到50公里。其化学组成和恒星差不多，质量一般在0.1到1个太阳质量之间，密度在每立方厘米100到10，000个原子[离子]之间，温度为6000K到10，000K，中心星的温度高达30，000K以上。星云吸收它发出的强紫外辐射通过级联跃迁过程转化为可见光.据估计，行星状星云的寿命平均约为30，000年左右。这类星云出现，象征着恒星已到晚年。

在银河系存在期间[大约10--100亿年]，将近有10亿到100亿个恒星，经历过行星状星云阶段。因此，这种天体很可能是一种普遍存在的天体。银河系中大部分恒星，很可能都要经过行星状星云而后才"死亡"。根据太阳附近的分布密度(约每千立方秒差距三十到五十个)估计，整个银河系中应该有四五万个，观测到的只是其中很小的一部分。

这类星云与弥漫星云在性质上完全不同，它们是如太阳差不多质量的恒星演化到晚期，核反应停止后，走向死亡时的产物。这类星云的体积在膨胀之中，最后气体逐渐扩散消失于星际空间，仅留下一个中央白矮星。在行星状星云的中央，都有一颗高温恒星，称为行星状星云的中央星。这是正在演化成白矮星的恒星。

著名的行星状星云有天琴座环状星云等。河外星系中也发现了大量的行星状星云，如仙女座星系中就已发现300多个行星状星云；大麦哲伦星系中发现400多个行星状星云；小麦哲伦星系中发现200多个行星状星云。

起源

行星状星云是多数恒星演化至末期的状态。我们的太阳是一颗质量不大的恒星，比太阳质量大许多倍的恒星在演化的末期将戏剧化的产生超新星爆炸，但是对于中等质量和低质量的恒星，终将发展成为行星状星云。质量低于两倍太阳质量的恒星，一生中绝大部分的时间都在核心进行氢融合成氦的核聚变反应，由核聚变释放出来的能量阻挡住恒星自身重力的崩溃，使恒星保持稳定。经历数十亿年之后，恒星用尽了氢，从核心释放出来的能量将不足以产生足够的压力去支撑恒星的外层外壳，于是核心将收缩使温度上升。太阳核心的温度接近1,500万K，但是当氢用尽时，收缩将使温度上升至1亿K。

恒星的外壳因为核心温度的升高将剧烈的膨胀，急剧膨胀将导致外壳温度的下降，恒星成为红巨星。恒星的核心继续收缩并使温度再升高，而当温度达到1亿K 时，核心的氦将开始核聚变成为碳和氧，这一过程是宇宙中金属的来源。再度点燃的核聚变反应阻止了核心的收缩，燃烧的氦将在内部产生碳和氧的核心，外面则被燃烧中的氦包围着。.氦的核聚变反应对温度极端的敏感，与温度的40次方(T40)成正比，也就是说温度祇要上升不到2%，反应的速率就会增加一倍，因此温度只要略有上升，就会迅速导致反应速率的增加，然后释放出更多的能量，进一步的提高温度；从而使外壳向外膨胀的速率增加，外壳的温度也更为降低。这使得恒星变得很不稳定，于是巨大的脉动组合产生了，恒星的气体外壳在反覆的收缩、膨胀之中，最后终将被抛入太空中。

抛出的气体在恒星附近形成彩色的云层，而在中心剩下裸露的核心。随着越来越多的气体外壳被抛离恒星，恒星裸露出来的层次不断深入核心，露出部分的表面温度也越来越高。当露出的表面温度大约达到30,000K时，就会有足够紫外线光子将大气层中的原子游离，于是气体开始产生受激辐射，行星状星云便诞生了。

生命期

行星状星云中的气体以每秒数千公里的速度向外漂移，当气体持续向外膨胀的同时，因为恒星的质量不足以让核心收缩至温度能引发碳和氧进行核聚变所需要的温度，中心的恒星会因为核聚变反应的停止而开始逐渐冷却。一旦核心的表面温度低至不足以释放出足够的紫外线让越来越遥远的气体发光，云气将不再被看见，这颗恒星就成为白矮星，而气体的云气也将重组。一个典型的行星状星云从诞生到重组，大约只需要10,000年的时间。

主要特点

行星状星云IC418

行星状星云是恒星晚年时的产物。行星状星云实际上是由即将消亡的恒星抛出的气体组成的。在整个恒星生命的最后阶段，恒星依靠位于内核外面的壳层中的氦进行聚变反应提供能量。这个过程很不稳定。在内部的剧烈动荡和辐射压力等共同作用下，已经膨胀并且相互间结合的很松散的恒星表面层被抛入太空，这就形成了行星状星云。被抛到太空的物质非常多，以每秒1000公里的高速运动，形成一股强劲的“风”。组成星云的这些物质虽然很稀薄，但质量很大。在银河系中，平均每年都有一个新的行星状星云诞生。自18世纪以来，天文学家已经观测了大约1500个行星状星云的图像，并对它们进行了编目分类。另外，可能还有大约1万个行星状星云隐藏在银河系稠密的尘埃云后面。

行星状星云有各种复杂形状，它们几乎都具有对称性。它拥有五彩缤纷的气体云，是天文学中最壮丽的景观之一。关于星云的形成和发展过程的研究正在继续，有多种模型，但都不能正确地解释所有观测结果。

最初的“互动恒星风假说”模型认为，高速的恒星风冲入前方低速的恒星风时，将在两者的交接面形成一个稠密的压缩气体圈。这种模型对圆形和近圆形的行星状星云给出了满意的解释。但根据观测，圆形的行星状星云只占总数的10%，更多的是扁、长的形状。在“互动恒星风假说”的修正模型中，假设低速恒星风如今赤道位置形成了厚密的环。由于这个环的影响，高速恒星风强烈偏转，形成呈镜像对称的沙漏形状。在计算机模拟中，这一模型圆满地解释了到1993年所发现的所有形状。

星系内循环

行星状星云