1.云山雾海——星云的含义
在宇宙中，一个单纯的大星系或者小星系都是由许多数量可观的星云、星团乃至多星系统联袂组成，潜力无限。它们就像一个庞大的原始部落一样，彼此间有着或亲或远的“血缘关系”，星星维系。
星云是一种由星际空间的气体和尘埃组成的云雾状天体，是星系家族莘莘之中最为普通的一员，随处可见。
星云的物质密度是非常低的。如果拿地球上的标准来衡量，有些地方几乎就是真空。但星云的体积十分庞大，往往方圆达几十光年。因此，一般星云比太阳还要重得多，它们的形状更是婀娜多姿，千娇百媚。有的星云形状很不规则，呈弥漫状，没有明确的边界，人们称它为弥漫星云；有的星云中规中矩，恰似圆盘状，淡淡的光晕，熠熠生辉，俨然一个大行星的样子，人们称它为行星状星云。
星云包含了除行星和彗星外的几乎所有延展型天体。它们的主要成份是氢，其次是氮，还含有一定比例的金属元素和非金属元素以及有机分子等物质。
同恒星相比，星云具有质量大、体积大、密度小的特点。一个普通星云的质量至少相当于上千个太阳，半径大约为10光年。
星云和恒星有着很深的“血缘”关系。恒星抛出的气体将成为星云的一部分，而星云物质在引力作用下可以压缩成为恒星。在一定条件下，它们是能够互相转化的。
为什么星云会发光？
一般情况下，星云发光的光辉来自星云临近或内部的恒星。组成星云的气体或尘埃有的反射或散射附近恒星的光，就像行星和月亮靠反射太阳的光而发光一样。
从星云发光的方式，人们把星云简单地分为两类。一类是发光星云。这类星云的内部或邻近通常都有大批的恒星。这些恒星可能是从这些星云中诞生的，也可能不是。但所有这类星云中的物质都受到这些恒星强烈辐射的激发而发出带有颜色的光。这类星云的主要成分是氢，而氢受激发时发出的光是偏红的，所以我们看到的这类星云通常呈红色。另一类星云是反射星云。反射星云本身不发光，其主要成分是星际尘埃。它们能够被看到主要是因为它们反射了邻近恒星发出的光。这类星云通常都呈蓝色，这是因为它们反射的蓝色光较多。
事实上，发光星云和反射星云通常是不可分的，它们总是待在一起。人们把它们统称为“漫射星云”，而这些星云中通常会孕育着年轻的恒星。
2.殊途同归——星云的分类
由于星际物质在宇宙空间的分布并不均匀，在引力作用下，某些地方的气体和尘埃可能相互吸引而密集起来，形成云雾状的星云。按照形态，银河系中的星云可以分为弥漫星云、行星状星云等几种。根据它们的位置或形状命名，则有猎户座大星云、天琴座大星云等。
（一）发射星云
发射星云是由星际气体组成的发光的云，它是受到附近炽热光量的恒星激发而发光的。在这些恒星紫外线的辐射作用下，星云中的氢气被电离激发而产生光芒。
发射星云由气体和尘埃组成，其中，估计气体占星云总质量的99%，尘埃只有1%。
发射星云能辐射出各种不同色光的游离气体云（也就是所谓的等离子或称电浆）。通常，一颗年轻的恒星在诞生的过程中都会造成周围的部分气体游离，虽然只有质量大而且发热的恒星能造成大量的游离，但是一群年轻的星团经常也可以造成相同的结果。
一般星云的颜色取决于化学组成和被游离的量。由于星际间的气体绝大部分都是在相对条件下有较低能量就能游离的氢，所以许多发射星云都是红色的。相反，如果有更高的能量可以造成其他元素的游离，那么星云就会出现绿色和蓝色的云气，比较耀眼而迷人。
在北半球，最著名的发射星云是在天鹅座的北美洲星云和网状星云；在南半球最好看的则是在人马座的礁湖星云和猎户座的猎户星云，还有更南边明亮的卡利纳星云。
发射星云时常会出现黑斑现象，这是云气中的尘埃阻挡了光线的传播造成的。发射星云和尘埃的组合经常会产生一些看起来很有趣的天体，而许多这一类的天体都会有传神或有比喻的名称，例如北美洲星云和锥星云。
有些星云是由反射星云和发射星云结合在一起的，例如三裂星云等。
（二）反射星云
反射星云是靠反射附近恒星的光线而发光的，呈蓝色。星云只是由尘埃组成，能够单纯地反射附近恒星或星团光线的云气。尽管这些邻近的恒星没有足够的热，可以让云气被电离而发光，但却有足够的亮度可以让尘粒因散射光线而被看见。所以，反射星云显示出的频率光谱跟照亮它的恒星很相似。
（三）暗星云
假如气体星云和尘埃星云的附近没有发亮恒星的照射，那么这些星云将是黑暗的，呈现为显眼的暗星云。
暗星云由于它既不发光，也没有光供它反射，但是它会吸收和散射来自它后面别的星云或者恒星的光线，因此它才可以在恒星密集的银河中以及明亮的弥漫星云的衬托下被发现。
暗星云的密度足以遮蔽来自背景的发射星云或反射星云的光，或是遮蔽背景恒星的光，比如马头星云。
暗星云的形成通常是无规则可循的，它们没有被明确定义的外型和边界，有时会形成复杂的蜒蜒形状。巨大的暗星云以肉眼就能看见，在明亮的银河中呈现出黑暗的补丁。在暗星云的内部是发生重要事件场所，导致恒星初步形成。
（四）超新星遗迹
超新星遗迹也是一类与弥漫星云性质完全不同的星云，它们是超新星爆发后抛出的气体形成的。与行星状星云一样，这类星云的体积也在膨胀之中，最后也趋于消散。
最有名超新星遗迹是金星座中的蟹状星云。它是由一颗在1054年爆发的银河系内的超新星留下的遗迹。在这个星云中央已发现有一颗中子星，但因为中子星体积非常小，用光学望远镜不能看到。它是因为它有脉冲式的无线电波辐射而发现的，并在理论上确定为中子星。
（五）弥漫星云
弥漫星云正如它的名称一样，没有明显的边界，常常呈现为不规则的形状，犹如天空中的云彩，但是它们一般都得使用望远镜才能观测到，很多只有用天体照相机作长时间曝光才能显示出它们的美貌。它们的直径在几十光年左右，密度平均为每立方厘米10～100个原子。它们主要分布在银道面附近。比较著名的弥漫星云有猎户座大星云、马头星云等。
弥漫星云是星际介质集中在一颗或几颗亮星周围而造成的亮星云，这些亮星都是形成不久的年轻恒星。
（六）行星状星云
行星状星云呈圆形、扁圆形或环形，有些与大行星很相像，因而得名，但和行星没有任何联系。不是所有行星状星云都是呈圆面的，有些行星状星云的形状十分独特，如位于狐狸座的哑铃星云及英仙座中小哑铃星云等。
样子有点像吐的烟圈，中心是空的，而且往往有一颗很亮的恒星在行星状星云的中央，称为行星状星云的中央星，是正在演化成白矮星的恒星。中央星不断向外抛射物质，形成星云。
可见，行星状星云是恒星晚年演化的结果。比较著名的有宝瓶座耳轮状星云和天琴座环状星云，这类星云与弥漫星云在性质上完全不同，它们的体积处于不断膨胀之中，最后趋于消散。行星状星云的“生命”十分短暂，通常这些气壳会在数万年之内便会逐渐消失。
星云中的“明星”
1.“火鸟星云”——猎户座大星云
猎户座大星云是位于猎户座的反射星云，直径约16光年，视星等4，距地球1500光年，同位置也在中国星名“伐一”、“伐二”、“伐三”附近。1656年由荷兰天文学家惠更斯发现。
猎户座大星云是太空中正在产生新恒星的一个巨大气体尘埃云。它是猎户座中的一个发光气体云，在猎户座佩剑中部，人的肉眼可以看见。该星云与一个恒星形成区相连，被它所含的年轻恒星照亮，在天文照片上显得十分壮观。猎户座大星云也是辨认猎户座的指标之一，也是天文摄影爱好者和天文台的大望远镜最主要的拍摄对象之一。
猎户座星云离我们大约400秒差距，是几乎覆盖了猎户座勾画出来的整个天空区域的一个巨分子云的一部分。它的一些最稠密部分吸收可见光，只能用红外或射电方法观测到，这些稠密区域包括与恒星诞生有关的热斑。
总之，由于它离我们很近，猎户座星云也是人类研究得最彻底的天体之一。哈勃太空望远镜已拍到了最清晰的猎户座星云全景照片。照片资料不仅显示出有大量新恒星和柱状星际尘云的诞生，而且也包含有罕见的褐矮星存在。
猎户座星云是一个X射线源，含有一些赫比格阿罗天体、一个脉射源和若干金牛座T型星。在该星云中有一些恒星，其年龄只有100万年，它们发出强烈的紫外辐射，正是这些辐射被星云中的气体吸收后，并以可见光的形式再辐射出来形成一个电离区，从而使星云更加明亮。
猎户座星云距太阳系大约1500光年，是银河系内最近的恒星诞生地，长期以来一直是天文学家观测的“热点地区”。
人们透过普通双筒望远镜观看猎户座大星云，它就像一头展翅飞翔的火鸟，故而也有“火鸟星云”、“火焰星云”的美誉。
2.流光溢彩——北美洲星云
北美洲星云位于天鹅座，靠近“天津四”（天鹅的尾部，也是天鹅座内最亮的一颗星）的一个发射星云。这个发射星云形似北美洲大陆的东南海岸，因而得名。
北美洲星云非常巨大，在天空中涵盖面积超过10个满月的大小，但是它的表面亮度非常低，所以不能以裸眼看见。但人们用双筒望远镜和广视野望远镜，在非常黑暗的夜空下，可以看出是雾状的光斑。使用UHC滤镜过滤掉不需要的波长之后，可以用肉眼看见，它独特的形状和红色（来自氢的Hα辐射线）只呈现在摄影的影像中。
北美洲星云实际上只是同一个游离氢构成的星际云的一部分，横亘在地球和这个复杂的星云之间的星际尘埃吸收掉了来自后方的恒星和星云的光，才造成了我们所看见的形状。这个星云的确实距离还不得而知，也不知道是否这颗恒星使氢游离而发光。一些研究资料认为，是“天津四”使这团云气游离，这团复杂的星云距离将大约是1800光年，而它的实际大小将大约是100光年。
北美洲星云由18世纪著名的天文学家威廉·赫协尔发现。
3.天上“骏马”——马头星云
马头星云是全天最美丽、最具特色的暗星云。它位于猎户座ζ星的左下处，是一个大型暗分子云的一部分，因为它的形状酷似一匹骏马的头而得此绝妙称谓。
马头星云又小又暗，不容易被观测到。1888年哈佛大学天文台的工作人员在查看拍摄底片时首次发现了这个极不寻常的暗星云。它在明亮恒星猎户座ζ的南方，通过左侧猎户座中三亮星组成的“直线带”指引，就可以用肉眼轻而易举的看见它。
马头星云和著名的尘埃云——“鹰状星云”属于同一类型。这两个“塔状的”的星云都是“孕育”着年轻恒星的“茧”。马头星云的一部分是发射星云，是被一颗光谱型B7的恒星所激发；另一部分是反射星云，是被一颗光谱型B7的恒星所照亮。它的角直径是30，距地球350秒差距。
黑暗的马头星云是天空中最易辨认的星云之一，它由浓密的尘埃构成，呈现红色的光辉，主要原因是星云后方被恒星照射的氢气所致。暗色的马头高约1光年，主要来自浓密的尘埃遮掩了它后方的光。星云底部里的亮点，是正处于新生阶段的年轻恒星。马颈底部左方的阴影，是马头云的投影所造成的。由于存在贯穿星云的强大磁场，迫使大量的气流迅速飞离星云。星云顶部也同时被照片区域外的一颗巨型恒星的辐射所重新“塑造”。从马头星云发出的光要传到地球大概需要1500年。
4.“天关客星”——蟹状星云
它是超级新星爆发的遗迹，属于行星状星云，在我国史籍文献中早有记载，史称“天关客星”。因为它的形状有点像螃蟹，所以后来被人们取名为蟹状星云。它是在1731年才被一位英国天文爱好者拜维斯首先发现。
根据中国史料记载，在现在蟹状星云的这个位置上，曾经发生过超新星爆发，也就是1054年7月4日大约寅时出现的、特亮的“天关客星”。
宋朝司天监对那次爆发作出过观测，并留下了文字记载：从1054年7月4日开始，有“客星”出现在天关（金牛座星）附近，星的颜色是赤白。在最初的23天，即使在白昼，其光度如“太白”（金星）。直到一年多后的4月5日才消失不见。在这将近两年的时间里，只要能看到客星。司天监的人员总是坚持不懈地进行观测，他们详细地记录了客星的位置、颜色和亮度变化。这是关于一颗超新星的记载，它的残骸就是我们现在看到的蟹状星云。
现在蟹状星云的名称是英国天文爱好者罗斯命名的。这颗位于金牛座的超新星爆发当时估计其绝对星等达到了-6等，相当于满月的亮度，它的实际光度比太阳高5亿倍，在白天也能看到，给当时的人们留下了极深刻的印象。
不仅如此，蟹状星云的遗迹星云至今的辐射也比太阳大。它还是强红外源、紫外源、X射线源和γ射线源。它的总辐射光度的量级比太阳强几万倍。1968年发现该星云中的射电脉冲星，它的脉冲周期是0.0331秒，为已知脉冲星中周期最短的一个。目前已公认，脉冲星是快速自旋的中子星，有极强的磁性，是超新星爆发时形成的坍缩致密星。蟹状星云脉冲星的质量约为一个太阳质量，其发光气体的质量也约达一个太阳质量，可见该星云爆发前是质量比太阳大若干倍的大天体。星云距离约6300光年，星云大小约12×7光年。
前苏联天文学家什克洛夫斯基曾在1953年提出，蟹状星云的辐射不是由于温度升高产生的，而是由“同步加速辐射”的机制造成的，这个解释已得到逐步证实。
1974年科学家发现了蟹状星云中央存在脉冲星，这一重大发现获得了当年的“诺贝尔物理奖”。直到现在，这颗高速自旋的脉冲星证明了30年代对中子星的预言，肯定了一种恒星演化理论：在超新星爆发时，气体外壳被抛射出去，形成超新星遗迹，就像蟹状星云，而恒星核心却迅速坍缩，由恒星质量决定它的归宿是颗白矮星或是中子星或是黑洞。中子星内部没有热核反应，但它的能量却又大的惊人，比太阳大几十万倍，这样大的能量消耗，靠的是自转速度的变慢，即动能的减少来补偿，才能符合能量守恒定律。
第一个被观测到的自转周期变长的中子星，恰好是蟹状星云中的中子星。
总之，蟹状星云在当代天文学研究领域地位十分重要，人类在该方面的探索也取得到了丰硕的研究成果。
