多壳层行星状星云流体动力学研究 III：膨胀特性与内部运动学：理论与观测

我们展示了关于银河系盘、晕以及球状星团 M15 中圆形/椭圆形行星状星云的膨胀特性和内部运动学的研究结果。本研究的目的是大幅扩充具有精确测定膨胀特性的星云样本。为此，我们选择了一组具有不同演化阶段和金属丰度的代表性天体，并进行了高分辨率阶梯光栅光谱观测。在大多数情况下，我们成功探测到了附着在明亮星云边缘主发射线上的微弱外星云壳层信号。除了通过高斯分解主线分量来测量边缘气体的运动外，对于大多数天体，我们首次能够单独测量壳层前导激波紧后方的气体速度，即激波后速度。我们将已知边缘和壳层速度的天体数量增加了一倍以上，并证实行星状星云的整体膨胀随时间加速。然而，壳层和边缘的膨胀行为存在差异。这种观测到的边缘和壳层截然不同的速度演化，至少定性地可由辐射流体动力学模拟解释。由于时间依赖的边界条件，行星状星云永远不会演化为简单的自相似膨胀。贫金属天体的表现也符合理论预测：与处于相似演化阶段的盘天体相比，其激波后速度更高，而边缘流速相等甚至更低。我们首次在某些天体中探测到不对称的膨胀行为：星云包层后退部分和接近部分的边缘与壳层之间的相对膨胀似乎不同。