时间，即使是天文时间，也是由瞬间组成的。宇宙在大约137亿年前的某个瞬间诞生。太阳在大约46亿年前的某个瞬间诞生，当时氢原子开始聚变成氦。在另一个瞬间，大约在50亿年后，太阳将耗尽其燃料，开始缓慢死亡。在银河系某个地方，一颗像太阳一样的恒星大约每月死亡一次。当这种情况发生时，它会短暂地呼出一团被称为行星状星云的、极其美丽而复杂的星际气体。
红蜘蛛星云的中心是一颗近100万华氏度（约55万摄氏度）的白矮星。一股由碎片原子组成的风以每小时数百万英里的速度从中吹出。这颗恒星是一具近期死亡的尸体：周围发光并形成波浪状的气体曾经是这颗恒星的大气层，但在其核心的核聚变反应停止后被抛出。星云蜘蛛状的形状是一种透视错觉。“三维结构有点像一个沙漏，”荷兰莱顿大学的天文学家加勒特·梅勒马说。
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这个术语有些误导：在18世纪晚期，威廉·赫歇尔爵士观察到天空中一些模糊的圆形、云状物体，认为它们类似于微弱的行星。行星状星云是占银河系人口90%以上的普通恒星的必然归宿。比我们的太阳重八倍以上的恒星会爆炸成明亮的超新星，但这种事件在我们星系中每世纪只发生几次。行星状星云是赐予较小恒星的15分钟的荣耀。
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花园洒水器（中心）是一颗正在衰老、尚未成为白矮星的恒星，它像洒水器旋转时空中悬停的水弧一样，以脉冲式喷射的形式抛出其大气层。K3-35（顶部左侧）在射电图像中也显示出进动的气体喷流。戈麦斯汉堡包（顶部右侧）中的黑色“肉饼”是一个尘埃盘，隐藏着一颗垂死的恒星；“面包”是反射隐藏恒星光芒的尘埃。在蛋星云（底部右侧）中，中心恒星的高速喷流已经穿透了另一个盘状的尘埃茧。南瓜壳星云（底部左侧）展示了恒星气体（黄色）的高速风与星际氢和氮（蓝色）的云层碰撞时产生的冲击波。
一颗类似太阳的恒星的死亡过程曾长期被认为是一个温和、有序的过程，每颗恒星都或多或少相同。但在过去十年里，哈勃太空望远镜以及地面上的一组强大的新观测设备，让天文学家们能够以新的理解来观察这一死亡阶段。“有了哈勃，我们就能看到以前完全看不到的东西，”范德比尔特大学的C.罗伯特·奥德尔说，他作为项目科学家监督了太空望远镜的建造，并用它观测了许多星云。
当一颗恒星中心的氢燃料耗尽时，核心会收缩并加热，将恒星膨胀成一个巨大的红巨星。在这个阶段，太阳的范围将延伸到金星轨道之外，甚至可能吞没地球。与此同时，核心变得足够热和致密，可以聚变氦，这是一种更不稳定的燃料。恒星开始不祥地脉动。在接下来的十万年里，它将大部分大气层像许多烟圈一样抛入太空。留下的将是一个近乎裸露的碳氧核心，它会坍缩形成一颗白矮星，大小约相当于地球，但密度是地球的10万倍。
白矮星的温度不足以聚变碳或氧，因此它不再像恒星那样燃烧，但它仍然足够热——超过50,000华氏度（约28,000摄氏度）——来驱逐其大气层的残骸，并用紫外线照射所有逸出的气体。紫外线射线会撕裂被吹散的大气中的分子和原子，这会导致气体发出明亮的光芒。这种光芒就是我们所看到的行星状星云。
按理说，这样的星云应该是球形的，就像原来的恒星一样。有些确实是：例如，阿贝尔39。但看看过去十年哈勃望远镜拍摄的一些照片，你看到的不是简单的发光气体环。你看到的是汉堡包和花园洒水器。你看到的是蝴蝶和蚂蚁。在一些星云中——比如螺旋星云或爱斯基摩星云——你看到的是气体奇怪的结和团块，看起来像陨石一样向恒星坠落。长期研究行星状星云的两位学者，华盛顿大学的布鲁斯·巴里克和罗切斯特大学的亚当·弗兰克，最近总结了哈勃图像的影响。“每一张新图像都伴随着美学上的愉悦和解释上的不安，如果不是恐惧的话，”他们写道。那些认为自己已经弄清楚了这些星云的研究人员，发现自己知道得多么少。
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Menzel 3看起来像是两颗彗星相撞，或者像一只蚂蚁的头部和胸部——因此得名“蚂蚁星云”，但天文学家说它实际上是两个从中心源向外膨胀的气泡。每个气泡大约长40,000个地日距离，或3.7万亿英里。中心发光的白色斑点可能是两颗恒星紧密轨道缠绕在一起。其中一颗很可能是一颗仍在抛出大气的红巨星；另一颗很可能是窃取其巨型伴星气体的白矮星，照亮了周围的星云。不知何故，两条狭窄的气体喷流正以每秒200到300英里或更高的速度从这个双星系统中喷射而出，撞击着更古老、移动更慢的星际物质云。受到冲击的气体发出的X射线最近被天文学家乔尔·卡斯特纳使用轨道上的钱德拉X射线天文台探测到。这些喷流似乎正在膨胀气泡，而这些气泡只有一千年的历史——一个天体瞬间。“最近发生了一些事情导致了喷流的出现，”卡斯特纳说。但究竟是什么让这一切发生，隐藏在那块白色斑点之中。
正如巴里克和弗兰克继续努力理解他们所看到的东西一样，关于恒星是如何死亡的，有一点已经很清楚了：许多非常普通的恒星并不会平静地死去。当它们接近生命的尽头时，它们会恢复到数十亿年前在充满活力的青年时期表现出的攻击性行为。它们会发出聚焦的气体喷流，以每秒数百英里的速度传播。这些喷流赶上了更缓慢飘动的星际尘埃，并将其搅乱，这或许可以解释那些奇怪的形状。
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刺鳐星云（左）比蚂蚁星云更年轻；它的中心恒星在过去25年内才变得足够热，能够照亮周围的气体并使其可见。闪烁行星状星云（中）中的中心恒星正在抛出神秘地明亮的团块状气体，这些气体发出红光。小幽灵（右）是一个更经典的行星状星云：它的甜甜圈是一个稳定膨胀的恒星气体环，被中心白矮星的紫外线电离并点亮。（中图由华盛顿大学的布鲁斯·巴里克、华盛顿大学的杰森·亚历山大、美国海军天文台的阿尔森·哈吉安、康奈尔大学的耶万特·特尔齐安、意大利佛罗伦萨大学的马里奥·佩林诺托、意大利阿尔切特里天文台的帕特里齐奥·帕特里亚奇以及NASA提供）
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万花筒星云（左）含有神秘的内部细丝。同样，形状像侧面观看的甜甜圈的视网膜星云（中），显示出吸收光线的尘埃和气体已被扫入密集、黑暗的通道，在电离气体的膨胀甜甜圈前形成剪影。天文学家C.罗伯特·奥德尔说，爱斯基摩星云（右）比视网膜星云更古老。在这里，明亮的橙色通道被恒星的紫外线辐射侵蚀，将它们变成了带有彗尾的结。
西班牙加泰罗尼亚理工大学的安吉尔斯·里埃拉说，花园洒水器中看起来像弯曲金属臂的东西实际上是脉动的气体喷流，由中心恒星附近某种喷嘴发出，该喷嘴像陀螺仪的轴一样摇摆。西班牙安达卢西亚天体物理研究所的路易斯·米兰达报告说，K3-35星云中的喷流如此强大，以至于它们在距离恒星4500亿英里的尖端挤压水蒸气云，并导致水发出激光般的微波束。欧洲甚长基线干涉测量联合研究所的今井博志追踪到的W43A（一颗濒临抛出大气的红巨星）的喷流也排列着水麦射。在蚂蚁星云中，罗切斯特理工学院的一位年轻天文学家乔尔·卡斯特纳和他的同事们绘制了似乎是从星云中心延伸到其奇异、明亮瓣尖端的X射线发射喷流。“看起来我们正看到那些正在使两个气泡膨胀的喷嘴，”卡斯特纳说。
喷嘴本身隐藏在星云明亮的中心光团中。无论是什么创造了这些喷流，它们都太小了，就连哈勃望远镜也无法分辨。关于它们的性质，争论不休。一种可能性是中心恒星实际上是两颗恒星，一颗从另一颗恒星吸取赤道盘状物质，也许是一颗白矮星在从一颗膨胀的红巨星那里窃取物质。随着赤道周围的空间变得拥挤，垂死巨星喷出的其他物质可能会被导向沿极轴的喷流。另一种可能性是中心恒星拥有强大的磁场，随着恒星内部的冒泡涌向表面并暴露出来，磁场会扭曲成极性漏斗。这两种机制的组合也是可能的。
阿贝尔39是一个古老的行星状星云，已经扩散了数千年。它现在横跨六光年。它早期可能经历过的任何暴力都早已被遗忘。星云非常弥散，以至于可以看到远处的星系穿过它。天文学家们曾经会称秩序井然、球形的阿贝尔39为行星状星云的教科书范例——但哈勃太空望远镜迫使科学家们改写教科书。
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对奥德尔来说，他观察行星状星云已经40多年了，所有那些美丽的形状都是令人困惑的干扰。“它们太迷人了，”他说。“它们拥有丰富的细节。我们可以希望理解主要特征，但我们观测得越好，就越会发现一个接一个的精细问题。挑战在于区分重要的问题。”他承认自己对螺旋星云中最近观察到的细长彗星状结块着迷——它们是团块状的分子气体，逃脱了恒星紫外线辐射的电离——但仅仅是因为它们与大局有关。那些死亡恒星物质的团块可能会完好无损地保存下来，成为下一代恒星的一部分。“这是一个生态系统，”奥德尔说。
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螺旋星云（顶部）离地球如此之近，肉眼甚至可以用双筒望远镜看到，它展示了某些行星状星云中彗星状结块演化的后期阶段。结块在哈勃望远镜的近距离特写（底部左侧和右侧）中清晰可见，它们是尘埃和分子气体的团块，如此密集，以至于恒星的能量辐射扫过它们而没有将其撕碎。典型的结块比我们的太阳系还大，重量与地球相当。“我们试图弄清楚的是它们是否会存活下来，”天文学家C.罗伯特·奥德尔说。如果它们存活下来，这些结块最有可能成为一种截然不同的星云——巨型分子云——的一部分，最终会孕育出新一代的恒星。.
生态很重要，个人的生活也很重要。大局很重要，细节也很重要。在恒星事务中，就像在人类事务中一样，它们有助于使大局变得有趣。米兰达一直在观测的行星状星云K3-35，可能揭示出恒星死亡的一般规律，也可能不——但他估计它诞生于不到20年前。在行星状星云中，天体瞬间的时间尺度与人类瞬间的时间尺度相交。“也许这些喷流在我有生之年就会消失，”32岁的今井说，他谈论着随时可能变成行星状星云的W43A。“如果我们不继续观测它，我们将错过那个特殊的时刻。”
