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馬頭星雲是一團位於獵戶座的冷暗氣體與塵埃雲，形狀大致像一顆馬頭。它的長度大約是2.6光年，也就是大約25兆公里，距離地球大約1300光年。光年是光在一年內行進的距離，大約9.46兆公里。

大小

馬頭星雲是一根從更大片暗雲中突出的緻密氣體與塵埃柱，位於一片發光氫氣區域的邊緣。它看起來是暗的，因為它擋住了背後那片發光氣體的光。一項2009年針對星雲內恆星形成的研究，將它的長度定為大約0.8秒差距——1秒差距約等於3.26光年——也就是大約2.6光年。

其他研究測量了它各部分的大小。連接馬頭與較大暗雲的狹窄頸部，寬度大約是0.15到0.30秒差距，也就是大約半光年到1光年。和所有雲氣一樣，馬頭星雲沒有清楚的邊界，所以這些數值都只是概略估計。

星雲的距離是根據照亮它的恆星「獵戶座σ星」（Sigma Orionis）推算的，這顆恆星的距離經測量約為388秒差距，也就是大約1260光年。歐洲太空總署（ESA）給出的馬頭星雲距離約為1300光年。

獵戶座σ星是一個由五顆恆星組成的年輕星系統。它的光照亮了馬頭星雲頂部邊緣的縷縷氣體，而它的輻射也正慢慢侵蝕這片雲氣。曾經環繞馬頭星雲的氣體雲已經被清除。柱子的頂端密度略高於周圍物質，因而遮蔽了後方的物質，這正是柱狀外形形成的原因。

天文學家將這類柱狀結構稱為「象鼻」，這在發光氣體雲的邊緣很常見。它們不會永遠存在。馬頭星雲預計還能維持大約500萬年，之後就會瓦解。2024年，詹姆斯・韋伯太空望遠鏡拍下了它至今最清晰的紅外線影像，呈現出受光邊緣的細微結構。

馬頭星雲的形狀最早是在19世紀末的一張感光底片上被發現的。它的位置靠近獵戶座腰帶三顆恆星中最東側的參宿一（Alnitak），略偏南方。業餘天文愛好者常把它當作觀測技巧的試金石，因為它是透過業餘望遠鏡較難看清的天體之一。2000年，超過5000人透過網路投票，選擇它作為哈伯太空望遠鏡的觀測目標。