惑星状星雲とは？惑星ではない正体とでき方、光る理由をやさしく解説

夜空に浮かぶ光の輪、蝶のように広がるガス、幾重にも重なる淡い雲。宇宙の写真には、同じ種類とは思えないほど多彩な姿の惑星状星雲が写っています。

名前からは、惑星が集まった場所や、惑星の材料となる雲を想像するかもしれません。しかし、その正体は、寿命の終わりに近づいた恒星が放出したガスです。惑星状星雲とは何か、でき方と光る理由、ほかの星雲との違いを解説します。

先に答えると
惑星状星雲は、太陽程度の星などが最期の段階に外へ放出したガスが光る天体です。「惑星状」は昔の望遠鏡で惑星の円盤に似て見えたことに由来します。中心の熱い星が出す紫外線が、周囲のガスを光らせています。

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惑星状星雲とは？名前に残った昔の見え方

惑星状星雲は、恒星の進化の終わりに現れるガスの構造です。国立科学博物館は、こと座の環状星雲M57や、みずがめ座のらせん状星雲NGC7293を、輪に見える代表例として紹介しています。

同館の解説によると、「惑星状」という呼び名は、青緑色の円盤のような姿が天王星や海王星に似て見えたことに由来します。惑星そのものが雲になっているわけではありません。【出典：国立科学博物館・宇宙の質問箱】

現在の高性能な望遠鏡では細かい構造まで分かりますが、歴史的な呼び名は使われ続けています。天体の名前が、その正体をそのまま表しているとは限らない、面白い例です。

恒星は一生同じ姿で輝き続けるわけではありません。太陽のような星は、中心で進む核融合の状態が変わるにつれて、膨らんだ赤色巨星などの段階をたどります。さらに進化すると外側の層を失い、ガスが宇宙空間へ広がります。

ESAの解説では、星がガスを放出する一方、残った中心部は収縮し、高温になります。外へ広がった物質と、その中心の熱い星という組み合わせが、惑星状星雲を理解する鍵です。【出典：ESA/Hubble・Planetary Nebula】

外側のガスが放出されると、それまで内部にあった熱い中心部が姿を現します。この中心星は、やがて白色矮星として冷えていく星の核に当たるものです。

ここで区別したいのは、中心の小さな星と、周囲に広がる星雲です。惑星状星雲というと、カラフルな雲ばかりに目が向きがちですが、その輝きを支えている中心星も重要な存在です。

惑星状星雲は、放出されたガスが地上の炎のように燃えているわけではありません。中心星からの強い紫外線が、ガスの原子などにエネルギーを与え、電離させます。そのガスが光を放つことで、私たちは星雲を観測できます。

NASAは惑星状星雲NGC6751について、露出した高温の核が出す紫外線によって、周囲の放出ガスが光ると説明しています。中央の星のエネルギーが、広い雲の輝きとして見えているのです。【出典：NASA・The Glowing Eye of NGC 6751】

色の違いには、ガスに含まれる元素や、その状態などが関わります。ESAは、惑星状星雲の多様な色が、異なる化学元素によるものとして紹介しています。写真の色だけで「熱い所ほど赤い」といった単純な判断はせず、どの光を捉えた画像なのかも見ると理解が深まります。

惑星状星雲は、すべてがきれいな球形になるわけではありません。NASAは、輪、砂時計、四角形のような姿など、放出されたガスの多彩な構造を紹介しています。【出典：NASA・Hubble’s Nebulae】

ガスが立体的にどう広がっているかに加え、私たちがどの方向から見ているかも、写真の姿を考える際のポイントです。NASAが紹介するらせん状星雲も、地球からは輪や目のように見えますが、実際には奥行きのあるガスの構造を持っています。

そのため、丸い写真から「薄いドーナツが一枚浮いている」と考える必要はありません。天体写真は立体的な宇宙を平面に写したものです。形の呼び名を手がかりにしつつ、見えていない奥行きにも思いを巡らせてみてください。