【深度認識】暗星雲

在人類對宇宙的探索裡，我們總會想像星空燦爛、閃爍著無數光點。但在這幅美景中，其實藏有一種極致神秘的天體──暗星雲（Dark Nebula），它們低調地潛伏在銀河的某個角落，彷彿是宇宙的「隐形人」。對於不少初學者來說，暗星雲或許只是黑暗中的「空白」，但這些看似不起眼的黑影，卻是無數恆星誕生的搖籃，是星際物質循環的重要一環。今次，讓我們一起走進暗星雲的世界，從基本參數，到觀測故事，用生活化例子揭開它的神秘面紗。

什麼是暗星雲？── 宇宙的影子

暗星雲，其實是由大量塵埃和冷氣體組成的星際雲（Interstellar Cloud），又叫暗星際雲（Dark interstellar cloud）或吸收星雲（Absorption Nebula）。與絢麗的發光星雲相比（例如獵戶座大星雲），暗星雲最大特色是「不發光」。相反，它們阻擋了身後恆星、星雲發出的光，讓我們在天文照片中看到一段段烏黑、仿如遮住星空的影子。最有名的暗星雲包括煤袋星雲（Coalsack Nebula）和馬頭星雲（Horsehead Nebula）。一般透過可見光很難直接看到它們，而要靠紅外線等波段來「窺探」內裡。

基本參數── 宇宙中最大的「黑影」

要理解暗星雲，我們可以由它的一些基本參數入手：

體積：暗星雲的體積極大，動輒以數十光年為單位計算。例如，煤袋星雲大約寬度為100光年左右，相當於近1,000,000,000,000,000,000公里。相比起地球半徑僅約6,400公里，或太陽半徑近700,000公里，暗星雲堪稱「龐然大物」。
質量：暗星雲的總質量從十倍太陽質量到數十萬倍太陽質量都有。如著名的Taurus暗雲群（Taurus Molecular Cloud）質量超過10萬個太陽。普通暗星雲的質量，也足以孕育出一個大型星團。
距離：距離地球最近的暗星雲之一，Taurus暗雲群，約140光年。而較著名的馬頭星雲，則約為1,500光年，而煤袋星雲則有600光年。
溫度：暗星雲十分寒冷，通常介乎10-20開爾文（約-253至-260°C），相比太陽表面溫度5,778°C，地球常溫約20°C，暗星雲可說是天然冷凍倉。
成分：約99%為冷氣體（主要分子氫 Molecular Hydrogen, H₂），1%為微細塵埃。塵埃有碳、矽、氧、鐵等元素化合物，令暗星雲對光線有極強的阻擋作用。
自轉、公轉：暗星雲本身沒有如行星般固定的自轉或公轉周期，但其局部區域、雲團會有各自的運動，包括自旋、扭曲及因重力塌縮而內部流動等，複雜程度遠高於太陽或地球的旋轉。

暗星雲與太陽、地球的比較

若從生活例子來看，地球如同一顆小小的乒乓球，太陽則是一顆真正的巨型西瓜，而暗星雲則像是一間「籃球場」大小的幽暗空間。暗星雲的體積遠超任何恆星、行星，但密度極低，每立方厘米只有數百至數千個分子。相比之下，地球空氣每立方厘米的分子超過10¹⁹個。所以雖然暗星雲夠大，其實非常稀薄，肉眼無法見到實體。

溫度方面，如果地球等於暖手袋，太陽簡直是烤爐，而暗星雲則冷過冰箱，幾乎「絕對零度」。它們內部的分子活動極低，因此難以直接被電磁波偵測。

暗星雲的成因與天文意義

暗星雲一方面是星際物質（Interstellar Medium）的積聚結果，來自上一代恆星爆炸（超新星）後拋散出的氣體與塵埃。在重力作用下，星際物質聚集成巨大雲團，有時也因星系旋臂的壓縮而逐步變濃，演變成暗星雲。

最重要的地方：暗星雲是恆星的搖籃！當暗星雲某部份再進一步凝聚，密度、溫度升高，就會觸發原恆星（Protostar）的形成。這與做麵包很像：麵團（氣體、塵埃）聚在一起，不斷發酵（重力壓縮），最終變成一塊新麵包（恆星）。由此可見，每一顆恆星、一切行星，其實都源自過去某個暗星雲。

科學家如何觀察暗星雲？

由於暗星雲本身不發光，科學家主要運用以下方法觀察：

背光遮擋法：通過觀察遮住背景星光的「黑影」認出暗星雲。
紅外線觀測：因暗星雲溫度很低，僅發出微弱紅外線。運用紅外線望遠鏡（如James Webb Space Telescope）就能「穿透」塵埃雲，掌握內部結構、孕育中的原恆星。
無線電波探測：氣體（如分子氫、氨、CO等）會以特定無線電頻率發出訊號，天文學家利用射電望遠鏡「捕捉」這些訊號，分析暗星雲分佈和組成。

現今大部分的暗星雲研究，已經進入細緻的「分子雲天文學」（Molecular Cloud Astronomy）領域，可以監測當中新星的崛起、化學演化，甚至尋找生命起源的有機分子。

著名暗星雲故事──馬頭星雲與煤袋星雲

馬頭星雲 (Horsehead Nebula) 是獵戶座裡一大奇觀，因形狀酷似馬頭而得名，其實就是一片密集的分子雲，寬約3.5光年，距地球1,500光年。該雲阻擋了背景發光星雲的部分光線，呈現出醒目的剪影。煤袋星雲 (Coalsack Nebula) 則位於南十字星附近，是南半球肉眼可見最大、最黑的暗星雲之一，其長約100光年、距離約600光年，古代南半球居民早已列為導航指標之一。