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一项最新研究显示，在著名的环状星云内部隐藏着一条由电离铁组成的狭长“铁条”，这一前所未见的结构可能是被垂死恒星摧毁的行星残余，为行星与恒星晚期演化关系提供了全新线索。相关成果近日发表于《皇家天文学会月刊》，由伦敦大学学院（UCL）和卡迪夫大学牵头的国际天文学家团队完成。
环状星云位于天琴座，是一团因类太阳恒星耗尽燃料、抛射外层气体而形成的发光气壳，最早于 1779 年被法国天文学家梅西耶记录，编号为 M57（NGC 6720）。目前的研究认为，这一星云距离地球约 2600 光年，形成时间大约在 4000 年前，代表了太阳在数十亿年后可能经历的典型“行星状星云”阶段。
此次发现的“铁条”隐藏在环状星云椭圆形内层区域之中，其形态是一条狭长的铁离子云带，整条结构可精确“嵌入”在星云内圈之内。研究团队估算，这条铁条长度约为地球绕日轨道半径的 500 倍，所含铁元素的总质量也与一颗行星相当。
科研人员利用安装在西班牙拉帕尔马岛 4.2 米威廉·赫歇尔望远镜上的新一代观测设备 WEAVE，在其“大型积分视场装置”（LIFU）模式下获取了关键数据。这一装置由数百根光纤组成，可在覆盖整个星云范围内连续采集各个位置的光谱，实现对所有可见光波长的全面扫描，从而在任意波长上重建星云图像并解析其化学成分分布。
论文第一作者、同时任职于 UCL 物理与天文系和卡迪夫大学的 Roger Wesson 博士表示，尽管环状星云早已被多台望远镜深入观测，但 WEAVE 提供的全视场光谱数据让他们以全新的方式“重新看见”这一天体。在处理和浏览数据生成的图像时，一条由多重电离铁原子发出的细长“亮带”格外醒目，从而揭示了此前从未被发现的铁条结构。
目前，铁条的起源仍是一个悬而未决的谜团。研究团队提出，较为保守的可能性是，该结构记录了中央恒星在抛射物质时的某种特殊动力学过程，为恒星晚期如何失去外层物质提供新的约束。更具想象力的一种设想则认为，这可能是一颗岩质行星在恒星膨胀演化阶段被加热、汽化后留下的弯曲铁质“弧状残骸”，但这一解释尚属推测，仍需更多证据支持。
论文合著者、UCL 物理与天文系教授 Janet Drew 指出，要真正判断哪一种模型更合理，关键在于确认铁条中是否伴生其他元素以及它们的丰度特征。这些化学“指纹”将帮助研究者判断铁条究竟是恒星自身演化物质的产物，还是行星被破坏后的集中残留。
团队计划开展后续观测，继续使用 WEAVE 的 LIFU 模式，但会提高光谱分辨率，以便更精细地测量铁条的运动学和成分结构。与此同时，WEAVE 在未来五年内还将执行八大巡天项目，从附近白矮星到遥远星系均在其观测范围之内，其中由 Drew 教授牵头的“恒星—环星—星际物理”巡天已经在观测北天大量电离星云。
研究人员预计，环状星云中的铁条并非孤例，类似结构可能在其他行星状星云中同样存在，只是此前受限于观测手段而未被识别。随着更多星云被以同样方式观测和分析，天文学家有望找到更多“铁条”样本，从统计上厘清其形成机制，以及其与行星毁灭、恒星化学循环之间的可能联系。
WEAVE 项目科学家、格罗宁根大学的 Scott Trager 教授强调，这一发现展示了该仪器在揭示“熟悉天体中陌生结构”方面的巨大潜力。对于无数北半球观星者而言，环状星云是一颗“老朋友”，但如今它内部的一条隐秘铁条，正迫使科学界重新思考恒星死亡与行星命运之间的复杂关系。
编译自/ScitechDaily
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