环状星云发现神秘“铁棒”结构：恒星演化模型面临重塑

天文学家在对著名的环状星云（Messier 57，简称M57）进行深入研究时，发现了一个足以挑战现有恒星生命末期演化理论的内部结构。这个星云位于天琴座，距离地球约2300光年。研究人员证实，在其椭圆形的中心区域横跨着一条由高度电离的铁元素构成的异常气体“棒”。这项发表在《皇家天文学会月刊》上的突破性发现表明，恒星残骸的内部架构远比此前科学界所预想的要复杂得多。

环状星云最早由夏尔·梅西耶于1779年编入星表，它本质上是一颗低质量恒星在生命终结时抛出的不断扩张的气体壳层，而这正是太阳系在数十亿年后将面临的命运。为了揭开这一长期被忽视的结构之谜，国际研究团队利用了位于西班牙拉帕尔马岛的4.2米威廉·赫歇尔望远镜（WHT）。通过该望远镜配备的WEAVE（WHT增强型区域速度探测器）光谱仪，特别是其大积分场单元（LIFU）模式，科学家们能够同时捕捉整个星云区域的光谱。正是这种先进的技术手段，让几十年来一直隐藏在观测盲区中的微弱铁信号终于显露真容。

由伦敦大学学院（UCL）天文学家罗杰·韦森领衔的国际小组测定，这条“铁棒”的长度惊人，大约相当于冥王星远日点轨道直径的500倍，而其铁元素的总质量则与火星相当。WEAVE仪器于2023年10月正式开启LIFU模式的科学观测，作为艾萨克·牛顿望远镜群（ING）升级计划的核心部分，它发挥了至关重要的作用。研究人员通过将铁发射图谱与詹姆斯·韦伯空间望远镜的数据进行比对，进一步确认了该结构位于星云内部的椭圆层之内。

观测数据显示，这一铁质结构与富含尘埃和氢气的暗区高度重合，这暗示尘埃的破碎过程可能释放了原先被束缚的铁原子。然而，这种线性的条状形态与通常呈球形对称的恒星爆发模式完全不符，引发了科学界的广泛讨论。此外，根据现有的恒星演化模型，该星云的前身恒星质量并不足以产生如此大量的铁——通常只有在发生超新星爆发的大质量恒星核心中才能形成这种规模的重元素。同时，将铁电离到如此高程度所需的极端环境条件，在其他元素未形成类似结构的情况下，依然是一个待解的科学谜题。

伦敦大学学院的珍妮特·德鲁教授等团队成员提出了一个引人入胜的假设：这条“铁棒”可能是被步入红巨星阶段的垂死恒星所摧毁的一颗类地行星的残骸。如果这一猜想得到证实，它将为我们理解行星系统在恒星衰亡过程中的命运提供前所未有的视角。行星状星云在星系的化学演化中扮演着关键角色，通过向星际介质输送重元素来丰富宇宙物质。研究团队计划随后进行更高光谱分辨率的观测，以彻底查明这一特征的起源。这一高质量电离铁棒的发现，无疑为恒星死亡过程的数值模拟设定了全新的关键约束条件。