1777年，威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)這類(lèi)天體后，稱(chēng)它們?yōu)樾行菭钚窃啤Ｓ么笸�遠(yuǎn)鏡觀(guān)察顯示出行星狀星云有纖維、斑點(diǎn)、氣流和小弧等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。它們主要分布在銀道面附近，受到星際消光的影響，大量的行星狀星云被暗星云遮蔽而難以觀(guān)測(cè)，其中央部分有一個(gè)很小的核心，是溫度很高的中心星。行星狀星云的氣殼在膨脹，速度為每秒10公里到50公里。其化學(xué)組成和恒星差不多，質(zhì)量一般在0.1到1個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之間，密度在每立方厘米100到10，000個(gè)原子[離子]之間，溫度為6000K到10，000K，中心星的溫度高達(dá)30，000K以上。星云吸收它發(fā)出的強(qiáng)紫外輻射通過(guò)級(jí)聯(lián)躍遷過(guò)程轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光.

       據(jù)估計(jì)，行星狀星云的壽命平均約為30，000年左右。這類(lèi)星云出現(xiàn)，象征著恒星已到晚年。在銀河系存在期間[大約10--100億年]，將近有10億到100億個(gè)恒星，經(jīng)歷過(guò)行星狀星云階段。因此，這種天體很可能是一種普遍存在的天體。銀河系中大部分恒星，很可能都要經(jīng)過(guò)行星狀星云而后才"死亡"。根據(jù)太陽(yáng)附近的分布密度(約每千立方秒差距三十到五十個(gè))估計(jì)，整個(gè)銀河系中應(yīng)該有四五萬(wàn)個(gè)，現(xiàn)在觀(guān)測(cè)到的只是其中很小的一部分。

　　這類(lèi)星云與彌漫星云在性質(zhì)上完全不同，它們是如太陽(yáng)差不多質(zhì)量的恒星演化到晚期，核反應(yīng)停止后，走向死亡時(shí)的產(chǎn)物。這類(lèi)星云的體積在膨脹之中，最后氣體逐漸擴(kuò)散消失于星際空間，僅留下一個(gè)中央白矮星。在行星狀星云的中央，都有一顆高溫恒星，稱(chēng)為行星狀星云的中央星。這是正在演化成白矮星的恒星。

　　著名的行星狀星云有天琴座環(huán)狀星云等。目前河外星系中也發(fā)現(xiàn)了大量的行星狀星云，如仙女座星系中就已發(fā)現(xiàn)300多個(gè)行星狀星云；大麥哲倫星系中發(fā)現(xiàn)400多個(gè)行星狀星云；小麥哲倫星系中發(fā)現(xiàn)200多個(gè)行星狀星云。

　　行星狀星云通常是黯淡的天體，而且沒(méi)有一個(gè)是裸眼能夠看到的。第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的行星狀星云是位于狐貍座的啞鈴星云，在1764年被查爾斯·梅西耶發(fā)現(xiàn)并且被編為其目錄中的第27號(hào)（M27）。早期觀(guān)測(cè)用的望遠(yuǎn)鏡分辨率都很低，M27和稍后被發(fā)現(xiàn)的行星狀星云看起來(lái)與氣體行星相似，因此，天王星的發(fā)現(xiàn)者威廉·赫歇爾就將她們稱(chēng)為行星狀星云。雖然，我們現(xiàn)在已經(jīng)知道她們與行星完全不同，但這個(gè)名稱(chēng)已經(jīng)成為專(zhuān)有名詞，因而沿用至今。

行星狀星云

　　直到19世紀(jì)使用分光鏡觀(guān)測(cè)行星狀星云的光譜之后，它的本質(zhì)才開(kāi)始為人所了解。威廉·赫金斯是其中一位最早研究天體光譜的天文學(xué)家，他使用棱鏡來(lái)觀(guān)測(cè)光譜。他的觀(guān)測(cè)顯示天體的光譜在連續(xù)光譜中有許多黑暗的吸收線(xiàn)疊加在其中，稍后他又發(fā)現(xiàn)了許多看似星云的天體，例如仙女座大星云，也有相似的光譜，而現(xiàn)在我們知道有些當(dāng)時(shí)所謂的星云其實(shí)就是星系。

　　然而，當(dāng)他觀(guān)測(cè)貓眼星云時(shí)，他發(fā)現(xiàn)貓眼星云的光譜與別的十分不同。在貓眼星云和類(lèi)似天體的光譜中只有少量發(fā)射譜線(xiàn) 。其中最明顯的是波長(zhǎng)500.7 納米的一些譜線(xiàn)，但卻不能與當(dāng)時(shí)所知的任何元素譜線(xiàn)吻合。起初他猜想這是一種未知元素的譜線(xiàn)，并將之命名為nebulium─如同導(dǎo)致在1868年發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜中的氦譜線(xiàn)的猜想。

　　然而，當(dāng)氦元素從太陽(yáng)光譜中被發(fā)現(xiàn)后不久，就在地球上被尋獲了，可是假設(shè)的nebulium卻沒(méi)有。在20世紀(jì)初期，亨利·諾里斯·羅素提出那不是一種新元素，500.7納米的譜線(xiàn)是一種已知的元素處在我們不熟悉的環(huán)境下產(chǎn)生的譜線(xiàn)。

　　1920年代，物理學(xué)家顯示氣體在極端低密度下，電子被激發(fā)后能停留在原子或離子的亞穩(wěn)態(tài)上，并經(jīng)由躍遷產(chǎn)生譜線(xiàn)，但在密度較高的環(huán)境中，因?yàn)榕鲎差l繁，這些能階上的電子還來(lái)不及躍遷就被撞離了，當(dāng)電子從氧離子（O2+ 或 OIII）的亞穩(wěn)態(tài)躍遷時(shí)可以產(chǎn)生500.7納米的譜線(xiàn)。像這種只能在非常低密度的氣體中產(chǎn)生的譜線(xiàn)稱(chēng)為禁線(xiàn)（forbidden lines）。因此，分光鏡觀(guān)測(cè)到的這種譜線(xiàn)表示星云是由極端稀薄的氣體組成的。

　　如下面進(jìn)一步談?wù)摰降模�行星狀星云中心的恒星非常熱，但是亮度卻非常低，暗示它一定很小。恒星只有用盡了核燃料才能崩潰成這么小的的星體，因此行星狀星云被認(rèn)為是恒星演化的最后階段。光譜的觀(guān)測(cè)顯示所有的行星狀星云都在膨脹中，因此出現(xiàn)行星狀星云是由恒星在生命結(jié)束前將氣體的外殼投擲入太空中所形成的想法。

　　在20世紀(jì)未，科技的進(jìn)步令我們進(jìn)一步了解行星狀星云。太空望遠(yuǎn)鏡允許天文學(xué)家研究可見(jiàn)光之外的電磁波。這是因?yàn)榇髿鈱又蝗菰S無(wú)線(xiàn)電波和可見(jiàn)光通過(guò)。以紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn) 研究行星狀星云，可以更精確地測(cè)量出它們的溫度、密度和豐度 。CCD技術(shù)能測(cè)量出更暗的、過(guò)去測(cè)量不到的譜線(xiàn)。從地面觀(guān)測(cè)到的星云都是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且形狀規(guī)則。但通過(guò)在地球大氣層之上的哈柏太空望遠(yuǎn)鏡 ，許多之前所未見(jiàn)的、極端復(fù)雜的星云形態(tài)與結(jié)構(gòu)也顯露出來(lái)。

　　在摩根-肯納光譜分類(lèi)的系統(tǒng)下，行星狀星云被歸類(lèi)在型態(tài)-P，但實(shí)際上很少會(huì)用到這樣的光譜標(biāo)示。

　　行星狀星云是多數(shù)恒星演化至末期的狀態(tài)。我們的太陽(yáng)是一顆很普通的恒星，只有少數(shù)的恒星質(zhì)量比他小。比太陽(yáng)質(zhì)量大許多倍的恒星在演化的末期將戲劇化的產(chǎn)生超新星爆炸，但是對(duì)于中等質(zhì)量和低質(zhì)量的恒星，終將發(fā)展成為行星狀星云。

　　質(zhì)量低于兩倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，一生中絕大部分的時(shí)間都在核心進(jìn)行氫融合成氦的核聚變反應(yīng)，由核聚變釋放出來(lái)的能量阻擋住恒星自身重力的崩潰，使恒星保持穩(wěn)定。

　　經(jīng)歷數(shù)十億年之后，恒星用盡了氫，從核心釋放出來(lái)的能量將不足以產(chǎn)生足夠的壓力去支撐恒星的外層外殼，于是核心將收縮使溫度上升�，F(xiàn)在太陽(yáng)核心的溫度接近1,500萬(wàn)K，但是當(dāng)氫用盡時(shí)，收縮將使溫度上升至1億K。

　　恒星的外殼因?yàn)楹诵臏囟鹊纳�高將劇烈的膨脹，急劇膨脹將�?dǎo)致外殼溫度的下降，恒星成為紅巨星。恒星的核心繼續(xù)收縮并使溫度再升高，而當(dāng)溫度達(dá)到1億K 時(shí)，核心的氦將開(kāi)始核聚變成為碳和氧，這一過(guò)程是宇宙中金屬的來(lái)源。再度點(diǎn)燃的核聚變反應(yīng)阻止了核心的收縮，燃燒的氦將在內(nèi)部產(chǎn)生碳和氧的核心，外面則被燃燒中的氦包圍著。.

　　氦的核聚變反應(yīng)對(duì)溫度極端的敏感，與溫度的40次方(T40)成正比，也就是說(shuō)溫度祇要上升不到2%，反應(yīng)的速率就會(huì)增加一倍，因此溫度只要略有上升，就會(huì)迅速導(dǎo)致反應(yīng)速率的增加，然后釋放出更多的能量，進(jìn)一步的提高溫度；從而使外殼向外膨脹的速率增加，外殼的溫度也更為降低。這使得恒星變得很不穩(wěn)定，于是巨大的脈動(dòng)組合產(chǎn)生了，恒星的氣體外殼在反覆的收縮、膨脹之中，最后終將被拋入太空中。

　　拋出的氣體在恒星附近形成彩色的云層，而在中心剩下裸露的核心。隨著越來(lái)越多的氣體外殼被拋離恒星，恒星裸露出來(lái)的層次不斷深入核心，露出部分的表面溫度也越來(lái)越高。當(dāng)露出的表面溫度大約達(dá)到30,000K時(shí)，就會(huì)有足夠紫外線(xiàn)光子將大氣層中的原子游離，于是氣體開(kāi)始產(chǎn)生受激輻射，行星狀星云便誕生了。