銀河系內太陽系以外一切非恒星狀的氣體塵埃雲。一些較近的星系,其外觀象星雲,幾個世紀以來也稱為星雲。1924年底解決瞭宇宙島之爭以後,才把二者分別稱為銀河星雲和銀河外星系,目前則通稱星雲和星系。星雲的形狀不一,亮暗不等。就形態來說,可分為:廣袤稀薄而無定形的彌漫星雲,亮環中央具有高溫核心星的行星狀星雲,以及尚在不斷地向四周擴散的超新星剩餘物質雲(見超新星遺跡)。就發光性質來說,可分為:被中心或附近的高溫照明星(早於B1型的)激發發光的發射星雲,因反射和散射低溫溫照明星(晚於B1型)的輻射而發光的反射星雲,部分地或全部地擋住背景恒星的暗星雲。前兩種統稱為亮星雲,其中亮度時有變化的叫作變光星雲。反射星雲同暗星雲的區別,僅僅是在於照明星、星雲和觀測者三者相對位置的不同。

  光度和光譜 人們用肉眼隻能看到一個獵戶座大星雲,這說明一般星雲都是十分暗弱的。在《梅西耶星表》(M星表)的103個有一定視面積的天體中,隻有11個是真正的星雲。就是在1888~1910年陸續刊佈的《星團星雲新總表》(NGC星表)及其補編(IC)中的13,226個有一定視面積的天體中,也隻有一小部分是真正的星雲。隻是在大口徑望遠鏡,尤其是大視場強光力的施密特望遠鏡出現後,人們才開始對星雲進行有效的觀測研究。氣體星雲光譜中除氫、氮等復合線外,還有很強的氧、氮等的禁線,如[OⅢ]λλ4959、5007,[NⅡ]λλ6548、6583和[OⅡ]λλ3726、3729等,幾乎在所有氣體星雲的光譜中都可看到。氣體星雲的光譜中同時存在一個較弱的連續背景,它一部分來自星雲內塵埃物質對星光的散射,其強度隨星雲中塵埃含量而增減;另一部分來自電子的自由-自由躍遷和自由-束縛躍遷(見恒星大氣的吸收和散射)。此外,若幹星雲中還出現被照明星輻射加熱到100℃左右的塵埃粒子所發射的紅外連續光譜。

  氣體星雲中的電離球 熱星對氣體星雲的激發電離有一個范圍。1939年瑞典天文學傢斯特龍根確定瞭電離氫雲的半徑S0同恒星溫度T和星雲中粒子數密度N之間的關系:

式中 T e為離照明星 S 0處的電子溫度, θ=5040/ TR為恒星半徑。通常把這個半徑 S 0叫作 斯特龍根半徑。從這個電離雲到周圍中性氫雲的過渡是急促的,過渡區的厚度隻有千分之一 秒差距,所以電離氫雲都有一個很清晰的邊界。由於星雲中氣體和塵埃分佈不均勻,加上位於星雲前面的吸收物質分佈不規則,實際觀測到的電離氫雲的邊界往往是參差不齊的。

麒麟座柱狀星雲

  星雲的演變 一般認為行星狀星雲是由激發它的中心星拋射出來的,將會逐漸消失;新星和超新星爆發所拋出的雲也在很快地膨脹而逐漸消失。它們都是恒星演化過程中的產物,也是恒星逐漸變為星際物質的過程。在照明星晚於B1型的一些彌漫星雲中,一個暗星雲可能是和運動著的恒星偶然相遇而被照亮,恒星離開之後重又變暗。已觀測到這些星雲與它們的照明星的視向速度是不相同的,因而在二者之間沒有演化上的聯系。還有一些發射星雲內部包含若幹早於B1型的熱星,它們常常組合成聚星、銀河星團或星協(如 O星協)。這些星雲和年輕恒星一起分佈在銀河系旋臂中。因此一般認為,這些星雲中的熱星群可能是不久前才從這些星雲中誕生的。

  成分 銀河星雲中的物質,都是由氣體和塵埃微粒組成的。不同星雲中的氣體和塵埃的含量略有不同。發射星雲中的塵埃少些,一般小於1%;暗星雲中則多一些。星雲中物質密度常常十分稀薄,一般為每立方厘米幾十到幾千個原子(或離子)。星雲的體積一般比太陽系大許多倍,雖然密度很小,總質量卻常常很大。星雲物質的主要成分是氫,其次是氮,此外,還含有一定比例的碳、氧、氟等非金屬元素和鎂、鉀、鈉、鈣、鐵等金屬元素。近年來還發現有 OH、CO和CH4等有機分子。星雲中各種元素的含量與宇宙豐度是一致的(見元素的豐度)。在其他星系中也有很多氣體星雲。(見彩圖)

獵戶座大星雲(M42)

蟹狀星雲(M1) 美國海耳天文臺

環狀星雲(M57) 美國海耳天文臺

馬頭星雲(NGC2024) 美國海耳天文臺

船底座η 美國托洛洛山天文臺

人馬座氣體星雲 上為三葉星雲(M20) 下為礁湖星雲(M8)

天鵝座網狀星雲(NGC6992) 美國海耳天文臺

麒麟座玫瑰星雲(NGC2237) 美國海耳天文臺

氣體星雲(M16) 美國海耳天文臺

啞鈴星雲(M27) 美國海耳天文臺

在人馬座方向的一段銀河 圖中的兩個大紅斑,大的是礁湖星雲(M8),小的是三葉星雲(M20)。

  

參考書目

 L.H.Aller,Gaseous Nebulae,Chapman and Hall,London,1956.

 D.E.Osterbrock,Astrophysics of Gaseous Nebulae,W.H.Freeman,San Francisco,1974.