南環星雲，一個位于船帆座的宏偉天體，以其波瀾壯闊的形態和神秘的內在結構吸引著天文學家的目光。這個距離我們約2000光年的行星狀星雲，並非與行星有任何聯系，而是一顆類太陽恒星生命末期的絢爛綻放。在它的心髒深處，科學家們通過最新的觀測數據揭示了一個驚人的秘密——一個可能包含三顆恒星的系統。 

爲了深入探索星雲的分子氣體成分，由羅切斯特理工學院的喬爾·卡斯特納教授領導的科研團隊，利用位于夏威夷莫納克亞休眠火山上的亞毫米波陣列（SMA）進行了細致的觀測。SMA由八個射電望遠鏡組成，它們協同工作，能夠探測到星雲內部的一氧化碳氣體。一氧化碳與氫和其他分子氣體混合存在，因此，通過觀測一氧化碳，科學家們可以間接了解星雲中其他難以直接觀測的分子氣體。 

SMA的觀測結果不僅揭示了一氧化碳分子的分布，還測量了它們的速度，從而揭示了星雲內部不同區域的動態變化——哪些區域的氣體正在向我們移動，哪些正在遠離。這些數據爲科學家們提供了寶貴的線索，幫助他們構建起南環星雲的三維動態模型，根據這個模型的數據，科學家們提出了一個三恒星系統的假設，而且其中最重的恒星可能已經走到了生命的盡頭，其他恒星或許因爲距離過近或光線過弱，難以被分辨。

卡斯特納在新聞發布會上說：“JWST向我們展示了氫分子以及它們在天空中的堆疊方式，而亞毫米波陣列向我們展示了在JWST圖像中看不見的更冷的一氧化碳，”

正如南環星雲的名字所示，它主要是（從我們的視角看）呈環狀形狀。SMA的觀測顯示，這個環正在擴張，這是意料之中的，因爲星雲在最終消散之前會慢慢增長。然而，數據還允許卡斯特納的團隊創建了星雲分子骨架的三維地圖。這帶來了一個驚喜。研究人員不僅能夠展示我們所見的環只是一個雙極星雲的葉瓣，從端部看，而且他們還發現了一個與第一個垂直的第二個環。“當我們開始在3D中轉動整個星雲時，我們立即看到它確實是一個環，然後我們驚訝地看到還有另一個環，”卡斯特納說。

整個奇特的排列描繪了一個迷人的故事，不是一顆，甚至不是兩顆，而是很可能三顆恒星位于星雲的核心。如果這三顆恒星真的存在，其中最重的一顆將已經走到了生命的盡頭——但這個恒星三重奏很可能要麽彼此太近，要麽太微弱，即使通過JWST也無法單獨分辨。越來越多的證據表明，一些行星狀星雲，至少是那些具有複雜結構的星雲，是由中心垂死恒星的伴星幹擾形成的。對于南環星雲，卡斯特納的團隊提出，一個由緊密雙星組成的三重系統被一個更遙遠的第三顆恒星所環繞，其軌道半徑爲60天文單位的雙星（一個天文單位，AU，是地球和太陽之間的距離，在我們的太陽系中60 AU將位于柯伊伯帶的遠端）。

那麽，這就解釋了第一個環的起源。團隊表示，第二個環的起源則不那麽確定。

盡管南環星雲看起來是雙葉狀，但一些物質必須以大致球形或橢圓形的包層形式被排放出來，這是由紅巨星抛出的物質，這可能是其最後一次快速的質量損失事件，留下了白矮星。雙星系統産生了一系列快速、狹窄的噴射流，但如果存在第三顆恒星，那麽這顆額外恒星的引力將作用于內部雙星，導致噴射流的方向“擺動”，就像一個旋轉的陀螺。這些進動的噴射流將在星雲的橢圓形組成部分中雕刻出一個圓形空洞，從而創造出第二個環。

卡斯特納強調，這種解釋仍然是推測性的，但星雲的中心電離腔在其結構中確實承載了這種噴射流的證據。

其他環狀的行星狀星雲，如螺旋星雲（水瓶座的NGC 7293），也已被證明具有雙葉結構，我們正在“向下”看一個葉瓣的末端。在南環星雲中發現第二個環——或者現在應該是複數的“環”？——正在促使天文學家重新審視其他一些衆所周知的環狀星雲，看看他們是否也錯過了它們的第二個環。

行星狀星雲不僅僅標志著恒星的死亡。它們也承載著新生命的希望——從字面上看。

“宇宙中的碳、氧和氮來自哪裏？”卡斯特納想知道。“我們看到它們是在垂死的類似太陽的恒星中産生的，就像剛剛死去並創造了南環的那顆恒星。”當一個膨脹的行星狀星雲散布到星際空間時，它將這些分子散布到宇宙中，它們最終會進入形成下一代恒星和行星的巨大分子雲中。

“很多這種分子氣體最終會進入行星大氣層，大氣層可以支持生命，”卡斯特納說。事實上，地球上所有比氫和氦重的元素都起源于恒星內部，當這些恒星死亡時被噴射到太空中。

我們確實是星塵，正如許多專家所喜歡的那樣說。

所以，當我們對南環等星雲中恒星死亡的美麗感到驚歎時，我們也可以想象它作爲一個恒星鳳凰，有一天將從灰燼中崛起，重新開始恒星誕生和死亡的循環。用《太空堡壘卡拉狄加》的話來說，所有這一切都發生過，所有這一切都將再次發生。

這些發現發表在4月2日的《天體物理學報》上。