行星雲是在紅巨星達到其氦燃料供應的極限時形成的，並將其外層拋出，成為熱而密的白矮星，其大小與地球差不多。這些富含碳的脫落物質在被慢慢吹入星際介質的過程中形成了驚人的圖案。

大多數行星狀星雲都是圓形的，但是有些星云有沙漏狀或翅膀狀的外觀，例如著名的”蝴蝶星雲”。這些形狀被認為是由圍繞星雲母星運行的第二顆恆星的引力造成的，導致物質膨脹成兩個裂片或”翅膀”。就像一個膨脹的氣球一樣，這些翅膀隨著時間的推移而增長，但卻沒有改變它們原來的形狀。

然而，新的研究表明，蝴蝶星雲中有些現像是不正常的。當華盛頓大學的天文學家領導的團隊比較了哈勃太空望遠鏡在2009年和2020年拍攝的蝴蝶星雲的兩次曝光，他們看到翅膀內的材料發生了巨大的變化。正如他們將於1月12日在西雅圖舉行的美國天文學會第241次會議上報告的那樣，強大的風正在推動星雲兩翼內的物質發生復雜的變化。他們想了解這種活動是如何從一個應該是”濺射的、基本上沒有剩餘燃料的死氣沉沉的恆星”中實現的。

“蝴蝶星雲在質量、速度和從其中心恆星噴射出來的複雜性方面是極端的，其溫度比太陽熱200多倍，但僅比地球稍大，”團隊負責人、華盛頓大學天文學榮譽教授布魯斯-巴利克說。”我多年來一直在比較哈勃圖像，我從未見過任何與之相當的現象。”

2009年至2020年間蝴蝶星雲內部的結構變化。在這11年的間隔中，各種特徵從黑色區域進入白色區域。這張圖片揭示了在過去兩千年裡，星雲中看不見的中心恆星的多次噴射所造成的令人驚訝的複雜生長模式。資料來源：Lars Borchert和Bruce Balick/華盛頓大學

研究小組比較了相隔11年拍攝的高質量哈勃圖像，以繪製出星雲兩翼內特徵的速度和增長模式。大部分的分析工作是由丹麥奧胡斯大學的研究生Lars Borchert完成的，他曾作為華盛頓大學的一名本科生參與了這項研究。

Borchert發現了大約半打的”噴流”–開始於大約2300年前，結束於900年前–在一系列不對稱的外流中把物質推出去。星雲外圍的物質正在快速移動，速度約為每秒500英里，而靠近隱藏的中央恆星的物質則膨脹得更慢，速度約為該速度的十分之一。噴流的路徑相互交叉，形成”混亂”的結構和翅膀內的增長模式。

巴利克說，這個星雲的多極和迅速變化的內部結構不容易用現有的行星星云如何形成和演變的模型來解釋。位於星雲中心的恆星被塵埃和碎片所掩蓋，它可能已經與一顆伴星合併，或者從附近的恆星中吸取了物質，創造了複雜的磁場並產生了噴流。

“在這一點上，這些都只是假說，”巴利克說。”這告訴我們的是，我們並不完全了解行星狀星雲形成時的全部塑造過程。下一步是使用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡對星雲中心進行成像，因為來自恆星的紅外光可以穿透塵埃。”

像我們的太陽這樣的恆星有一天會膨脹成紅巨星並形成行星狀星雲，將碳和其他相對較重的元素排出到星際介質中，在遙遠的未來形成恆星系統和行星。這項新的研究，以及其他對行星星雲的”延時”分析，不僅可以幫助說明未來恆星系統的材料將如何形成，還可以說明我們自己生活的宇宙綠洲的構件是如何在數十億年前產生和聚集的。這是一個正在我們宇宙中反復發生的創造故事。”塑造過程提供了對恆星活動的歷史和影響的關鍵洞察力。