為慶祝NASA哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射29周年，天文學(xué)家們捕捉到了色彩斑斕的南蟹狀星云（Southern Crab Nebula）。
這個(gè)星云（正式名稱為Hen 2-104）位于南半球的半人馬座（constellation of Centaurus），距地球數(shù)千光年。它看起來有兩個(gè)嵌套的沙漏形結(jié)構(gòu)，由雙星系統(tǒng)中的一對旋轉(zhuǎn)的恒星“雕刻”而成。這對組合有一顆老化的紅巨星（red giant）和一顆“已涼”的白矮星（white dwarf）。紅巨星外層正在脫落，有一些會(huì)被白矮星的引力吸過來。
結(jié)果是，兩顆恒星都嵌在它們之間氣體構(gòu)成的盤（disk）中。這層物質(zhì)帶限制了氣體的流出，使其只能在盤上方或下方加速離開，便形成了沙漏狀的星云。
由氣體和塵埃構(gòu)成的氣泡在邊緣看起來最亮，給人一種“蟹腿”的錯(cuò)覺。這些“腿”可能是流出物質(zhì)撞擊周圍星際氣體和塵埃的地方，也可能是紅巨星早些時(shí)候脫落的物質(zhì)。
上圖描繪了由南蟹狀星云的沙漏結(jié)構(gòu)，由中心的雙星噴射出一對巨大的雙極氣泡形成。氣體分散得太稀薄，無法拍攝沙漏的整個(gè)形狀。相反，氣泡在邊緣看起來最亮，給人一種“蟹腿”結(jié)構(gòu)的錯(cuò)覺。兩顆恒星很可能鑲嵌在一個(gè)“物質(zhì)盤”中，盤狀結(jié)構(gòu)限制并引導(dǎo)系統(tǒng)中的氣體流出。盤狀結(jié)構(gòu)同時(shí)也發(fā)出了雙射流，當(dāng)它們猛烈撞擊星際物質(zhì)時(shí)，便在遠(yuǎn)離系統(tǒng)的地方形成結(jié)狀（knots）。
Credits: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)
這種“流出（outflow）”可能只持續(xù)幾千年，只是系統(tǒng)壽命的一小部分。這意味著，外部結(jié)構(gòu)可能只有幾千年的歷史，但內(nèi)部的沙漏結(jié)構(gòu)一定是最近的流出事件。這顆紅巨星最終會(huì)塌縮（collapse）成白矮星。之后，這對白矮星將照亮一層氣體，叫做行星狀星云（planetary nebula）。
這個(gè)系統(tǒng)最初被發(fā)現(xiàn)是在上世紀(jì)60年代末，人們認(rèn)為它是一顆普通的恒星。1989年，天文學(xué)家們利用智利歐洲南方天文臺(tái)（European Southern Observatory）的拉西拉天文臺(tái)（La Silla Observatory）拍攝到了由對稱氣泡形成的星云，大致呈蟹狀。
哈勃在1999年拍攝了這個(gè)星云，揭示了它復(fù)雜的嵌套結(jié)構(gòu)。這些最新的圖像是在2019年3月拍攝的，使用了哈勃最新、最清晰的探測器第三代廣域照相機(jī)（Wide Field Camera 3）上的各種濾色鏡（color filter）。這是一張合成圖，包含星云中各種顏色的發(fā)光氣體：紅色是硫、綠色是氫、橙色是氮、藍(lán)色是氧。
上圖說明了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的光譜觀測如何用于研究南方蟹狀星云的化學(xué)組成。被這對恒星的輻射激發(fā)后，這些元素（氫、硫、氧、和氮）分別發(fā)出不同顏色的光。
Credits: NASA, ESA, and J. DePasquale (STScI)
哈勃于1990年4月24日在發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)（space shuttle Discovery）上發(fā)射。不受地球大氣層扭曲作用（distorting effects）的影響，哈勃望遠(yuǎn)鏡以近紫外（near-ultraviolet）、可見（visible）、和近紅外（near-infrared）光觀察宇宙。在過去的29年中，太空望遠(yuǎn)鏡的突破性發(fā)現(xiàn)幾乎徹底改變了天文學(xué)（astronomy）和天體物理學(xué)（astrophysics）的所有領(lǐng)域。哈勃有許多具有里程碑意義的成就，其中包括制作不斷演化的宇宙的深空視圖，在附近的恒星周圍找到行星形成的圓盤，化學(xué)探測繞行其他恒星的行星大氣層，識(shí)別出鄰星系中心的第一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，以及提供宇宙加速膨脹的證據(jù)（可能由太空結(jié)構(gòu)中某些未知能量來源驅(qū)動(dòng)）。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡是NASA和ESA（歐洲航天局）的國際合作項(xiàng)目。NASA的戈達(dá)德太空飛行中心負(fù)責(zé)管理望遠(yuǎn)鏡。太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所（STScI）負(fù)責(zé)哈勃的科學(xué)運(yùn)營。STScI由華盛頓特區(qū)的大學(xué)天文研究協(xié)會(huì)（AURA）為NASA運(yùn)營。
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參考：
[1]http://hubblesite.org/news_release/news/2019-15
[2]www.nasa.gov/hubble
[3]www.spacetelescope.org/news/heic1907
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