哈勃太空望遠鏡（ＨＳＴ）為一顆死亡恆星拍下了它處於極度燦爛的一刻，影像暴露了它外貌美麗而結構複雜的行星狀星雲。

　　在哈勃的近紅外攝影機及複體分光儀（ＮＩＣＭＯＳ）的紅影像中，天文學家可以抽絲剝繭，把這璀璨的行星狀星雲（ＮＧＣ７０２７，「中等身材」──質量與太陽相約）的塵埃核心揭開，往光亮的中心星望去。

　　對於這年青的行星狀星雲，ＮＩＣＭＯＳ紅外影像能夠把變化急劇的過渡期表露無遺，並且為天文學家提供了十分重要的信息。當天文學家將這些影像及較早前所獲得的可見光圖像相配合，最終可以描繪出恆星生命終結時的最後階段圖像。

　　其實，ＮＧＣ７０２７經已完成了它的恆星階段，並且演化為「行星狀星雲」──在早期的望遠鏡中，這類天體的形狀如行星般呈現圓面。

　　當一顆恆星到達晚年，產生熱核反應的氫及氦燃料耗盡，它開始把外層物質往外推，於是外圍的氣體及塵埃如風般自死亡恆星向外吹出。ＮＩＣＭＯＳ所捕捉的影像剛處於一個十分短暫的演化期的「中段」（過渡階段），這演化期也許祇是維持不多於一千年。在這階段中，由中心星所發出的強烈紫外輻射把周圍的氣體照亮，嚴格來說，是紫外輻射把周圍的氣體加熱，發出亮光。而在這些熾熱氣體外圍，便是一大團由塵埃及冷凍氫分子所組成的雲氣（祇在紅外影像中看到），這些雲氣將會面對來自中心星的紫外輻射而遭受破壞。

△ＮＧＣ７０２７的紅外波段影像（圖9901a1）

　　這是ＮＧＣ７０２７的一張合成彩色圖像，由三張不同波長的獨立影像所合成。圖中大片的紅色代表了冷凍的氫分子氣體──宇宙間最多的氣體。

　　在可見光波段中看不到的中心星，卻在紅外影像中暴露無遺。中心星外圍是稍微延長的圓環區域，是由中心星拋出的氣體及塵埃所組成，其中呈白色的氣體溫度高達華氏若干萬度。同時，在紅外波段下，這圓環有兩個由氫分子組成（呈紅色）的錐狀結構，受中心星的紫外輻射給予能量而發亮，這過程被稱為「熒光作用」。然而，處於光亮區以外的空間卻存在著大部分由恆星所拋出的物質。因為接近光亮區及區內的物質阻隔著中心星的猛烈輻射而未被波及，所以在本圖片中是看不到的。

　　在哈勃的觀測中，ＮＧＣ７０２７算是同類的天體中最細小的其中一個，可是實際尺度卻大約是日地平均距離（九千三百萬哩）的一萬四千倍。

Credits: William B. Latter （SIRTF Science Center/Caltech) and NASA

△ＮＧＣ７０２７的可見光波段及紅外波段合成影像（圖9901a2）

　　本圖是由三張圖片所合成，呈藍色的一張是由第二代廣角行星望遠鏡ＷＦＰＣ２所拍，而呈綠色及紅色的兩張則由ＮＩＣＭＯＳ所拍。在可見及紅外波段合成圖像下，對ＮＧＣ７０２７的形態會有更全面的披露，從而對各演化階段有更深入的瞭解。

　　由中心星周圍的熾熱氣體所發出的輻射呈白色，而由冷凍的氫分子氣體所發出的則呈粉紅及紅色。然而，不同的顏色也代表著恆星死亡時所拋出三個不同層次的氣體，不同層次也勾畫出溫度的變化，由熾熱的、光亮的中心星開始，一層薄薄的邊界層，氫分子氣體在發亮、被解體，最後在邊界層外邊緣以冷凍的氣體分子及塵埃形式終結。

　　由發亮的、熾熱的原子層至冷凍的分子層間究竟是甚麼呢？現在ＮＩＣＭＯＳ給予天文學家一個洞悉這過渡層的機會。雖然，就目前的觀測來看，對於這些纖維狀結構還未清楚，但是過渡區內的冷凍氫原子氣體所呈現的粉紅及紅色卻清晰可見。祇要天文學家瞭解在這過渡區內所進行的原子過程及化學過程，也會對天文學其他領域起了重大作用，甚至對瞭解恆星誕生區的種種物理現象也有幫助。

　　在研究位於中心星周圍，呈橢圓形的光亮區域裡面的熾熱、發亮的氣體方面，ＷＦＰＣ２算是最佳設備了。在中心星的照耀下，位於星雲外圍的冷凍氣體中，塵埃把星光反射，所以天文學家也可以利用ＷＦＰＣ２看到遠離核心以外的物質。

　　合成ＮＩＣＭＯＳ及ＷＦＰＣ２兩台攝影機的影像，天文學家可以清晰地看到星雲受輻射及星風所造成的形狀，從而瞭解恆星演化的複雜性。

Credits: William B. Latter （SIRTF Science Center/Caltech) and NASA

　　ＮＧＣ７０２７距離我們大約三千光年，位於天鵝座。它的尺度大約為日地平均距離的一萬四千倍，在天空中的橫跨度祇有十五弧秒，以同類天體來說，它是ＨＳＴ所拍下的最細小的一個。由於受到大氣擾動，在地面望遠鏡中，ＮＧＣ７０２７看似模糊一片，可是，ＨＳＴ所提供的影像，卻尤如於二十哩外清晰地看到一個美國一角硬幣上的「羅斯福」面容一樣。

　　ＮＧＣ７０２７已經進入了恆星的最後歷程，它經歷了死亡而演化為行星狀星雲。在望遠鏡中，行星狀星雲呈現一個細小的圓面，尤如行星般，它們發出亮光，甚至綠光，當然，現在我們知道這是由位於中心星周圍，溫度極高的氧原子所造成。

　　當恆星消耗了大部分的熱核反應燃料後，開始發生很大的變化，並且進入一個難於了解的演化階段。首先，恆星脈衝及輻射壓力把恆星大氣向外推出，形成一層遠離恆星本體的包層（由氣體及塵埃所組成的外層大氣）。以太陽為例，它的包層可以伸延至數倍於太陽與冥王星的距離以外的空間處，而事實上，太陽將來的命運就是如此。在這階段，恆星高速地把質量損耗，一顆數倍於太陽質量的恆星可以在不足一萬年間把一個太陽質量拋掉，而向外推出的風速高達時速四萬三千哩。

　　大部分在星周包層中的氣體是較為簡單的氫分子及一氧化碳，也有幾種其他氣體，例如氰酸鹽、氯化鈉以至水汽，甚至有複雜的碳氫化合物分子。最重要的是，在這階段向外拋出的物質存在著大量孕育生命的重要元素，包括了碳、氮及氧（來自恆星核心中的氫及氦熱核融合過程）。

　　當包層形成並拋出成為星際物質的同時，躲藏在年青的行星狀星雲裡面的中心星繼續演化，表面溫度升至華氏三十六萬度以上，而提升的紫外輻射把包層的分子瓦解，隨而把原子電離，這過渡期也許短至一千年以下。ＮＧＣ７０２７之所以對天文學家極其重要，原因是它正處於這轉變的中期，它擁有一顆熾熱的中心星、把中心星包圍著的電離層、及外圍由分子及微塵所組成的恆星包層，這些分子正面臨解體為原子及離子的命運。在宇宙學的角度來看，這祇是一瞬間的過程。

　　一九九七年二月，在發現號太空梭的任務中，宇航員為哈勃太空望遠鏡安裝上一台新儀器，ＮＩＣＭＯＳ，從而為哈勃展開新的視覺領域，除了在可見光波段之外，更以紅外波段向宇宙窺看。

　　在ＮＧＣ７０２７的全新影像裡，天文學家不單可以在可見光波段瞭解它，更可以在紅外波段中分析它。現在由太空望遠鏡科學院所提供的照片其實是偽色圖像，由三幀不同波段的圖像所合成，它們包括2.15, 2.12, 及1.10微米，波長較長的由紅至綠，較短的為藍（其中紅色影像對宇宙間最多的分子──氫原子最為敏感）。

　　原本難以窺探到的中心星在紅外波段裡無所遁形，表露無遺。外面呈橢圓形把中心星包圍著的是由中心星拋出的氣體及塵埃，在中心星的輻射下，原子被高度電離為核子及電子，白色部分的溫度高達華氏數萬度。

　　在兩邊有兩個呈紅色的錐體或者稱為兩翼（十分傾斜於我們的視線），由於氫分子受中心星所放射的紫外射線激發而以紅外波段發亮，這效應稱為「熒光作用」，透過這方式，氫分子被紫外輻射強行瓦解為氫原子，兩翼末端則是由氫分子放射所造成的亮環。如果在不能偵測氫分子輻射的波段拍攝，最接近我們的環尤如一條橫越星雲的暗帶，原因是在這空間中存在著大量塵埃，把後面背景的光線減弱。在光亮的範圍以外也不是真空的，實際上存在著大部分由中心星所拋射出的物質，可是在重重物質的阻擋下，中心星的輻射不能達到，也不能把它照亮，所以我們也看不到這些物質。

　　現在我們所看到的動蕩外貌也許是由兩注看不見的噴流所造成，其軸心可能與星雲的主軸傾斜，由左上方向右下方延伸。在其他行星狀星雲中，同類噴流的速度達到每秒一百五十哩。

　　現時從ＮＧＣ７０２７所獲得的資料是屬於ＨＳＴ／ＮＩＣＭＯＳ的一項研究計劃的一部分，其目的為研究結構緊密的行星狀星雲及原行星狀星雲（原行星狀星雲的中心星溫度太低，未能把核心區電離），這些資料為天文學家提供同類天體的演化過程，包括了早期及後期的過程，也使天文學家更瞭解過渡層的物理及化學過程，從而對其他天文領域提供重要線索，甚至包括新生恆星周圍的空間所發生的物理過程。

Credit: William B. Latter （SIRTF Science Center/IPAC/Caltech), Joseph L. Hora （Smithsonian Astrophysical Observatory), John H. Bieging （Steward Observatory), Douglas M. Kelly （University of Wyoming), Aditya Dayal （JPL/Caltech), A.G.G.M. Tielens （University of Groningen), Susan Trammell （University of North Carolina at Charlotte)

△破繭而出的蝴蝶
「棉花糖星雲」IRAS 17150-3224及「天蠶星雲」IRAS 17441-2411

　　哈勃太空望遠鏡第二代廣角行星攝影機捕捉了兩個恆星的「蛻變」過程──兩個行星狀星雲正從大團相互盤纏的氣體及塵埃中冒出來，一如正在掙扎破繭的蝴蝶。雖然所捕獲的影像祇是恆星一生中的一個很少的片段，但是這一瞬間卻是恆星生命終結而未完全演化為行星狀星雲的一刻。

　　圖9901b1為「棉花糖星雲」IRAS 17150-3224，而圖9901b2則為「天蠶星雲」IRAS 17441-2411。它們剛處於紅巨星及行星狀星雲兩個階段之間的過渡期，所以我們稱之為「原行星狀星雲」，這過渡階段祇有一千年左右，與恆星的億歲壽命相比，祇算是一瞬間的光景，而現在的哈勃影像卻為它們的一瞬光景留下印像。

　　天文學家研究原行星狀星雲的影像也有助於瞭解恆星的死亡。當一顆恆星停止氫及氦的熱核反應的時候，也就是開始踏入死亡門檻，準備向死神擁抱的時刻。這時候，恆星變紅、轉冷、膨脹，進入紅巨星階段，體積比正常時期大好幾十倍，並開始把外層一層一層的往外太空推出去，形成恆星繭。在哈勃圖像中，這些恆星繭看似一層層環繞著星雲的同心圓，同時，也能揭露星雲破繭而出的影像。對於行星狀星雲而言，由氣體及塵埃所組成的蝴蝶翅膀是相當普遍。

　　其實這些蝴蝶形狀是由「互擾風」過程所造成，在這過程中，較早時候吹出的「高速風」（由熱星所放射出的輻射把物質推進所形成的風）於恆星繭打出一個孔，最後使蝴蝶狀的星雲浮現。互擾風理論是由郭新博士（音譯Dr. Sun Kwok，現國際天文聯會行星狀星雲工作組主席）首先提出用來解釋行星狀星雲的起源，並且在解釋其形狀中得到驗證。

　　這些星雲受到躲藏於中心的恆星所照耀，然後再把星光反射到地球。因為我們在星雲的刃口邊緣望去（正如我們往土星環的刃口望去一樣），所以星光被塵埃繭所阻隔，否則，星雲的光線會被中心星的光線淹沒而難於看到這蝴蝶形狀了。在未來的數百年間，由中心星而來的強烈紫外輻射會為周圍的氣體提供能量，最後發出亮光而形成行星狀星雲。

　　這些照片是由郭新於九七年及馬．鮑布朗斯基於九六年透過ＷＦＰＣ２及加上三種濾鏡（黃綠、藍及近紅外）所拍的。

Credits: Sun Kwok and Kate Su （University of Calgary), Bruce Hrivnak （Valparaiso University), and NASA.

△行星狀星雲中心
ＮＧＣ６８１８及ＮＧＣ３９１８

　　圖9901b3為ＮＧＣ６８１８，它距離我們六千光年，位於人馬座，星雲直徑約為半光年。

　　在影像中，ＮＧＣ６８１８表現出它的兩個不同層次的氣體（及塵埃）：一個球狀的外層，一個光亮的花瓶狀內層，中心位置的小藍點為中心星。天文學家相信，在花瓶狀的內層裡，一股由中心星發出的輻射把物質推動，並形成高速的物質流──高速風。當高速風往較早期的低速物質流衝進去時，高速物質把外層氣囊的兩端衝破，形成兩個缺口（左上及右下）。

　　這星雲和另一個行星狀星雲ＮＧＣ３９１８看似孿生兄弟般，它們有著同樣的特徵──圓球形的包層及光亮的橢圓形氣囊，於氣囊右下方，有一個沿著星雲主軸由高速風造成的洞口，甚至有著淡淡的物質流從洞口噴出，在反方向（左上方）都有一突出物，似是將要破殼而出，形成洞口。

　　天文學家希望從找尋及研究這類天體以認識行星狀星雲（planetary nebula, PN）演化史中的每個異常細節（有人稱這門學問為 "comparative PNology"）。這次由哈勃太空望遠鏡所捕獲的圖像是在九七年三月十日拍下的，並且是由三張不同濾鏡拍下的影像所合成，它們分別是氫α（H-alpha，紅）、氫β（H-beta，藍，由於氫β的曝光較長，中心星明顯的呈藍）和雙電離氧（O -III，綠）。

NGC6818 / Credits: Robert Rubin （NASA Ames Research Center), Reginald Dufour and Matt Browning （Rice University), Patrick Harrington （University of Maryland), and NASA.

NGC3918 / Credits: Howard Bond （Space Telescope Science Institute), Robin Ciardullo （Pennsylvania State University) and NASA

　　恆星，並非是永恆之星，以太陽為例，大約於四十五億年前誕生，然而，它也最多活多五十億年。那麼，太陽，或者其他相類似的恆星，它們最終命運是怎樣的呢？現在有一種流行的說法是：當恆星死亡時，它會發生猛烈的活動，例如超新星爆發就說成是一個正常而不可或缺的過程。加拿大卡爾加里大學的郭新博士就提倡大部分恆星不會發生猛烈爆發的概念，他認為它們會（相對地）安祥的死去。經過空間望遠鏡（包括哈勃太空望遠鏡）的觀測，這理論己獲得證認。事實上，超過九成半的恆星是這樣瞑目的──或者說，它們並不以爆發得體無完膚的形式告終，而是以較為靜態的解體形式踏入窀穸。

　　在恆星生命最後的一萬年間，它會以一個光輝的階段了斷餘生，稱為行星狀星雲，這時候，它發放出璀璨的亮光。為了更瞭解恆星的死亡，天文學家必須要回望恆星進入行星狀星雲階段前的數百年，檢測它們在發生變化前的「生理狀態」。在過去的十年，郭新博士及賴納克博士曾經找尋這類開始進入「病態」的年老恆星，而現在哈勃已拍下了兩個「母體」（原行星狀星雲）的影像，相信可以為恆星死亡提供更多有關資料。

　　在兩個「棉花糖星雲」（IRAS 17150-3224）及「天蠶星雲」（IRAS 17441-2411）的原行星狀星雲個案中，可以發現到一系列的同心圓，表示恆星於臨終前的數千年間所製造的「千層糕」，這樣也為晚期恆星的「罹疾經年」提供足夠證據。而「千層糕」的互相覆疊也漸漸造成的恆星繭，最後行星狀星雲也如蝴蝶般發生蛻變，破繭而出。

Credit: Sun Kwok and Kate Su, University of Calgary, and Bruce J. Hrivnak, Valparasio University