由香港大学（港大）太空研究实验室领导的国际天文学研究团队，在一个距今约5亿年的银河系疏散星团（Galactic Open Cluster） 中，首次发现了一颗行星状星云 （Planetary Nebula） - M37（又称 NGC2099）。这一发现十分罕见，具有极高的天体物理学研究价值。团队刚刚于天体物理学领域的重要期刊《天文物理期刊通讯》（Astrophysical Journal Letters）上发表了相关论文。

行星状星云发生于恒星演化末期，当恒星外层的气体壳经膨胀和被电离后，喷射出的恒星覆盖物会形成明亮的、在光谱上呈显着放射线的光。在静谧黑暗的浩瀚宇宙中，行星状星云色彩绚丽、形状复杂多样，总是吸引着公众与天文爱好者的目光，就连目前世上最大的太空望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）亦捕捉了它的「倩影」，成为首批发放照片中的其中一位主角。

在银河系已知的约四千颗行星状星云中，是次发现的行星状星云IPHASX J055226.2+323724，仅仅是与银河系疏散星团相关联的第三例；除此之外，它似乎也是迄今为止最古老的行星状星云。由港大物理学系教授兼太空研究实验室总监柏坤霆教授（Professor Quentin A PARKER）领导的研究团队还发现了一些有趣的特质——他们发现该行星状星云的「运动学年龄（kinematic age）」，即星云气体壳被恒星射出后至今的时间，竟高达七万年之久！此估算是基于星云膨胀的速率而推断（即通过测量星云的发射线，并假设星云以恒定速率膨胀）。一般行星状星云的「运动学年龄」为五千年至二万五千年，比较之下，是次发现的星云实在非常长寿——当然，对宇宙银河中已存在亿万年的原始恒星而言，行星状星云不过是流光瞬息。

由于这颗星云位于星团中，而星团的特殊环境可以帮助研究团队确定部分一般行星状星云研究中无法确定的恒星演化参数。这包括估计行星状星云的前星体脱离恒星主序带时的质量（根据由观测星团中恒星特性绘制的颜色-星等图得出）。团队还通过理论等时线（theoretical isochrones）和观测到的炽热蓝色中央恒星的特性来估算行星状星云在喷射后中央恒星的剩余质量。团队的研究揭示了中心恒星在诞生时的质量，以及此时此刻在白矮星阶段的残余质量。在盖亚（Gaia）卫星取得的数据中，此炽热的蓝核心的距离估算亦为团队估计行星状星云的实际大小提供了很好的依据，他们推算其大小最多为直径3.2秒差距（parsec, pc ; 星际空间的天文距离计量单位，1pc 等于 3.26 光年）——如团队所料，这可能也是已知行星状星云物理尺寸的极限。

此研究的第一作者Vasiliki FRAGKOU博士为前港大物理学系博士研究生， 她表示：「这项研究及之前的研究发现三个例子均为亮度微弱而高度演化的双极（蝴蝶状）形态星云。另外，从放射线推测出的化学特质显示，这三颗行星状星云都为I型，并且其前星都具有中至高质量，这些都是科学上的重要发现，实在令人振奋。」

此研究的通讯作者、港大物理学系教授兼太空研究实验室总监柏坤霆教授表示：「这仅是第三颗在银河系疏散星团发现的行星状星云，而这三颗与疏散星团相关的星云全部都由我的团队发现。它们提供了一种让我们能确定恒星的初末态质量关系（IFMR）的方法。有趣的是，我们利用这些行星状星云得到的初末态质量关系的数据点，都稍稍低于目前实证研究得到的趋势线的定义域，但位于Marigo等人在《自然-天文》期刊中在2-3太阳质量初始质量处的发现的扭结附近。我们团队发现的疏散星团中行星状星云数据点，正好处于现在初末态质量关系趋势线中观测恒星数量较少的部分，这使我们的研究工作具有十分重要的意义。」

LSR成员之一、港大孔庆荧杰出访问教授（科技）兼英国曼彻斯特大学 Albert ZILJSTR教授表示：「是次发现的老星云对估算行星状星云的可观测时间给予很大的参考价值。这结果亦意味着疏散星团对行星状星云来说是一个有利的环境，适合其扩展或衰减，而不会受其他星际物质的干扰。」

相关论文可参阅以下网址：https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac88c1

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