Νεφελώματα στο διάστημα - ένα από τα θαύματα του σύμπαντος, εντυπωσιακό στην ομορφιά του. Είναι πολύτιμα όχι μόνο οπτικά. Η μελέτη των νεφελωμάτων βοηθά τους επιστήμονες να αποσαφηνίσουν τους νόμους της λειτουργίας του σύμπαντος και των αντικειμένων του, σωστές θεωρίες για την ανάπτυξη του Σύμπαντος και τον κύκλο ζωής των αστεριών. Σήμερα, γνωρίζουμε πολλά για αυτά τα αντικείμενα, αλλά μακριά από όλα.
Μείγμα αερίου και σκόνης
Για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, μέχρι τα μέσα του προηγούμενου αιώνα, τα νεφελώματα θεωρούνταν αστρικά σμήνη, μακριά από εμάς σε σημαντικές αποστάσεις. Η χρήση ενός φασματοσκοπίου το 1860 κατέστησε δυνατό να διαπιστωθεί ότι πολλά από αυτά αποτελούνται από αέριο και σκόνη. Ο Άγγλος αστρονόμος W. Heggins διαπίστωσε ότι το φως από τα νεφελώματα είναι διαφορετικό από την ακτινοβολία που προέρχεται από τα συνηθισμένα αστέρια. Το φάσμα του πρώτου περιέχει φωτεινές έγχρωμες γραμμές διάσπαρτες με σκούρες, ενώ στη δεύτερη περίπτωση δεν παρατηρούνται τέτοιες μαύρες ζώνες.
Περαιτέρω έρευνα έχει αποδείξει ότι τα νεφελώματα του Γαλαξία και άλλων γαλαξιών σεαποτελείται κυρίως από ένα καυτό μείγμα αερίου και σκόνης. Παρόμοιοι ψυχροί σχηματισμοί συναντώνται συχνά. Τέτοια νέφη διαστρικού αερίου αναφέρονται επίσης ως νεφελώματα.
Ταξινόμηση
Ανάλογα με τις ιδιότητες των στοιχείων που απαρτίζουν το νεφέλωμα, υπάρχουν διάφοροι τύποι αυτών. Όλα παρουσιάζονται σε μεγάλους αριθμούς στην απεραντοσύνη του διαστήματος και είναι εξίσου ενδιαφέροντα για τους αστρονόμους. Τα νεφελώματα που εκπέμπουν φως για τον ένα ή τον άλλο λόγο ονομάζονται συνήθως διάχυτα ή φωτεινά. Απέναντι από αυτά στην κύρια παράμετρο, φυσικά, ορίζονται ως σκοτεινά. Υπάρχουν τρεις τύποι διάχυτων νεφελωμάτων:
- ανακλαστικό;
- τεύχος;
- απομεινάρια σουπερνόβα.
Τα Τα νεφελώματα εκπομπής, με τη σειρά τους, υποδιαιρούνται σε περιοχές σχηματισμού νέων άστρων (H II) και πλανητικά νεφελώματα. Όλοι αυτοί οι τύποι χαρακτηρίζονται από ορισμένες ιδιότητες που τους καθιστούν μοναδικούς και άξιους προσεκτικής μελέτης.
Περιοχές σχηματισμού αστεριών
Όλα τα νεφελώματα εκπομπής είναι σύννεφα φωτεινού αερίου διαφόρων σχημάτων. Το κύριο στοιχείο τους είναι το υδρογόνο. Υπό την επίδραση ενός αστεριού που βρίσκεται στο κέντρο του νεφελώματος, ιονίζεται και συγκρούεται με τα άτομα των βαρύτερων συστατικών του νέφους. Το αποτέλεσμα αυτών των διαδικασιών είναι μια χαρακτηριστική ροζ λάμψη.
Το Νεφέλωμα του Αετού, ή M16, είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού του τύπου αντικειμένου. Εδώ είναι μια περιοχή σχηματισμού άστρων, πολλά νεαρά, καθώς και τεράστια καυτά αστέρια. Το Νεφέλωμα του Αετού είναι εκείφιλοξενεί μια γνωστή περιοχή του διαστήματος, τους Πυλώνες της Δημιουργίας. Αυτές οι συστάδες αερίων, που σχηματίζονται υπό την επίδραση του αστρικού ανέμου, είναι η ζώνη σχηματισμού αστεριών. Ο σχηματισμός φωτιστικών σωμάτων εδώ προκαλείται από τη συμπίεση στηλών αερίου και σκόνης υπό την επίδραση της βαρύτητας.
Πρόσφατα, οι επιστήμονες έμαθαν ότι θα μπορούμε να θαυμάζουμε τους Στύλους της Δημιουργίας μόνο για άλλα χίλια χρόνια. Τότε θα εξαφανιστούν. Στην πραγματικότητα, η καταστροφή των Πυλώνων συνέβη πριν από περίπου 6.000 χρόνια εξαιτίας μιας έκρηξης σουπερνόβα. Ωστόσο, το φως από αυτή την περιοχή του διαστήματος έρχεται σε εμάς εδώ και περίπου επτά χιλιάδες χρόνια, επομένως το γεγονός που υπολόγισαν οι αστρονόμοι για εμάς είναι μόνο θέμα του μέλλοντος.
Πλανητικά νεφελώματα
Το όνομα του επόμενου τύπου φωτεινών νεφών αερίου και σκόνης εισήχθη από τον W. Herschel. Ένα πλανητικό νεφέλωμα είναι το τελευταίο στάδιο στη ζωή ενός αστεριού. Τα κελύφη που ρίχνει το φωτιστικό σχηματίζουν ένα χαρακτηριστικό σχέδιο. Το νεφέλωμα μοιάζει με δίσκο που συνήθως περιβάλλει έναν πλανήτη όταν το δούμε μέσω ενός μικρού τηλεσκοπίου. Μέχρι σήμερα, περισσότερα από χίλια τέτοια αντικείμενα είναι γνωστά.
Τα πλανητικά νεφελώματα αποτελούν μέρος της μετατροπής των ερυθρών γιγάντων σε λευκούς νάνους. Στο κέντρο του σχηματισμού βρίσκεται ένα καυτό αστέρι, παρόμοιο στο φάσμα του με τα φωτιστικά της κατηγορίας Ο. Η θερμοκρασία του φτάνει τους 125.000 Κ. Τα πλανητικά νεφελώματα είναι ως επί το πλείστον σχετικά μικρά σε μέγεθος - 0,05 parsec. Τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται στο κέντρο του γαλαξία μας.
Η μάζα του φακέλου αερίου που εκτοξεύεται από το αστέρι είναι μικρή. Είναι δέκατα παρόμοιας παραμέτρου του Ήλιου. Το μείγμα αερίου και σκόνης αφαιρείται απότο κέντρο του νεφελώματος με ταχύτητα έως και 20 km/s. Το κέλυφος υπάρχει για περίπου 35 χιλιάδες χρόνια και μετά γίνεται πολύ σπάνιο και δυσδιάκριτο.
Λειτουργίες
Το πλανητικό νεφέλωμα μπορεί να έχει διάφορα σχήματα. Βασικά, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, είναι κοντά στην μπάλα. Υπάρχουν στρογγυλά, δακτυλιοειδή, νεφελώματα σε σχήμα αλτήρα, ακανόνιστου σχήματος. Τα φάσματα τέτοιων διαστημικών αντικειμένων περιλαμβάνουν τις γραμμές εκπομπής του φωτεινού αερίου και του κεντρικού αστέρα, και μερικές φορές τις γραμμές απορρόφησης από το φάσμα του άστρου.
Το πλανητικό νεφέλωμα εκπέμπει τεράστια ποσότητα ενέργειας. Είναι πολύ μεγαλύτερο από αυτό για το κεντρικό αστέρι. Ο πυρήνας του σχηματισμού εκπέμπει υπεριώδεις ακτίνες λόγω της υψηλής θερμοκρασίας του. Ιονίζουν άτομα αερίου. Τα σωματίδια θερμαίνονται, αντί για υπεριώδη, αρχίζουν να εκπέμπουν ορατές ακτίνες. Το φάσμα τους περιέχει γραμμές εκπομπής που χαρακτηρίζουν τον σχηματισμό ως σύνολο.
Νεφέλωμα Cat's Eye
Η φύση είναι μια τεχνίτης για τη δημιουργία απροσδόκητων και όμορφων μορφών. Αξιοσημείωτο από αυτή την άποψη είναι το πλανητικό νεφέλωμα, λόγω της ομοιότητας που ονομάζεται Cat's Eye (NGC 6543). Ανακαλύφθηκε το 1786 και ήταν το πρώτο που αναγνωρίστηκε από τους επιστήμονες ως ένα νέφος φωτεινού αερίου. Το νεφέλωμα του ματιού της γάτας βρίσκεται στον αστερισμό του Δράκου και έχει μια πολύ ενδιαφέρουσα σύνθετη δομή.
Σχηματίστηκε πριν από περίπου 100 χρόνια. Τότε το κεντρικό αστέρι έριξε τα κελύφη του και σχημάτισε ομόκεντρες γραμμές αερίου και σκόνης, χαρακτηριστικές του σχεδίου του αντικειμένου. ΣτοΣήμερα, ο μηχανισμός σχηματισμού της πιο εκφραστικής κεντρικής δομής του νεφελώματος παραμένει ασαφής. Η εμφάνιση ενός τέτοιου σχεδίου εξηγείται καλά από τη θέση ενός διπλού αστεριού στον πυρήνα του νεφελώματος. Ωστόσο, μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν στοιχεία που να υποστηρίζουν αυτή την κατάσταση.
Η θερμοκρασία του φωτοστέφανου του NGC 6543 είναι περίπου 15.000 Κ. Ο πυρήνας του νεφελώματος θερμαίνεται στους 80.000 Κ. Ταυτόχρονα, το κεντρικό αστέρι είναι αρκετές χιλιάδες φορές φωτεινότερο από τον Ήλιο.
Κολοσσαία έκρηξη
Τα ογκώδη αστέρια συχνά τελειώνουν τον κύκλο ζωής τους με θεαματικά «ειδικά εφέ». Τεράστιες εκρήξεις ισχύος οδηγούν στην απώλεια όλων των εξωτερικών κελυφών από το φωτιστικό. Απομακρύνονται από το κέντρο με ταχύτητα που ξεπερνά τα 10.000 km/s. Η σύγκρουση μιας κινούμενης ουσίας με μια στατική προκαλεί έντονη αύξηση της θερμοκρασίας του αερίου. Ως αποτέλεσμα, τα σωματίδια του αρχίζουν να λάμπουν. Συχνά, τα υπολείμματα σουπερνόβα δεν είναι σφαιρικοί σχηματισμοί, κάτι που φαίνεται λογικό, αλλά νεφελώματα διαφόρων σχημάτων. Αυτό συμβαίνει επειδή η ουσία που εκτοξεύεται με υψηλή ταχύτητα σχηματίζει ακανόνιστα θρόμβους και συστάδες.
Ίχνη πριν από χίλια χρόνια
Ίσως το πιο διάσημο κατάλοιπο σουπερνόβα είναι το Νεφέλωμα του Καβουριού. Το αστέρι που τη γέννησε εξερράγη πριν από σχεδόν χίλια χρόνια, το 1054. Η ακριβής ημερομηνία καθορίστηκε σύμφωνα με τα κινεζικά χρονικά, όπου η λάμψη του στον ουρανό περιγράφεται καλά.
Το χαρακτηριστικό μοτίβο του νεφελώματος του καβουριού είναι το αέριο που εκτοξεύεται από μια σουπερνόβα και δεν έχει ακόμη αναμειχθεί πλήρως με τη διαστρική ύλη. Το αντικείμενο βρίσκεται σε απόσταση 3300 ετών φωτός απόμας και επεκτείνεται συνεχώς με ταχύτητα 120 km/s.
Στο κέντρο, το νεφέλωμα του Καβουριού περιέχει ένα κατάλοιπο σουπερνόβα - ένα αστέρι νετρονίων που εκπέμπει ρεύματα ηλεκτρονίων που είναι πηγές συνεχούς πολωμένης ακτινοβολίας.
Νεφελώματα Αντανάκλασης
Ένας άλλος τύπος αυτών των διαστημικών αντικειμένων αποτελείται από ένα ψυχρό μείγμα αερίου και σκόνης, που δεν μπορεί να εκπέμψει φως από μόνο του. Τα νεφελώματα ανάκλασης λάμπουν λόγω κοντινών αντικειμένων. Αυτά μπορεί να είναι αστέρια ή παρόμοιοι διάχυτοι σχηματισμοί. Το φάσμα του σκεδαζόμενου φωτός παραμένει το ίδιο με αυτό των πηγών του, αλλά το μπλε φως κυριαρχεί για τον παρατηρητή.
Ένα πολύ ενδιαφέρον νεφέλωμα αυτού του τύπου σχετίζεται με το αστέρι Μερόπη. Ένα φωτιστικό από το σύμπλεγμα των Πλειάδων καταστρέφει ένα διερχόμενο μοριακό νέφος για αρκετά εκατομμύρια χρόνια. Ως αποτέλεσμα της επιρροής του άστρου, τα σωματίδια του νεφελώματος ευθυγραμμίζονται με μια συγκεκριμένη σειρά και έλκονται προς αυτό. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα (η ακριβής ώρα είναι άγνωστη), η Merope μπορεί να καταστρέψει εντελώς το σύννεφο.
Σκοτεινό άλογο
Οι διάχυτοι σχηματισμοί συχνά αντιπαραβάλλονται με ένα απορροφητικό νεφέλωμα. Ο γαλαξίας Milky Way έχει πολλά από αυτά. Αυτά είναι πολύ πυκνά σύννεφα σκόνης και αερίου που απορροφούν το φως από τα νεφελώματα εκπομπής και ανάκλασης και τα αστέρια πίσω από αυτά. Αυτοί οι ψυχροί κοσμικοί σχηματισμοί αποτελούνται κυρίως από άτομα υδρογόνου, αν και περιέχουν επίσης βαρύτερα στοιχεία.
Ένας εξαιρετικός εκπρόσωπος αυτού του τύπου είναι το Νεφέλωμα Horsehead. Βρίσκεται στον αστερισμό του Ωρίωνα. Το χαρακτηριστικό σχήμα του νεφελώματος, τόσο παρόμοιο με το κεφάλι ενός αλόγου, σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της επίδρασης του αστρικού ανέμου και της ακτινοβολίας. Το αντικείμενο είναι καθαρά ορατό λόγω του γεγονότος ότι ένας φωτεινός σχηματισμός εκπομπής χρησιμεύει ως φόντο του. Ταυτόχρονα, το Νεφέλωμα Horsehead είναι μόνο ένα μικρό μέρος ενός εκτεταμένου, σχεδόν αόρατου, απορροφητικού νέφους σκόνης και αερίου.
Χάρη στο τηλεσκόπιο Hubble, τα νεφελώματα, συμπεριλαμβανομένων των πλανητικών, είναι γνωστά σε ένα ευρύ φάσμα ανθρώπων σήμερα. Οι φωτογραφίες των περιοχών του διαστήματος όπου βρίσκονται εντυπωσιάζουν μέχρι τα βάθη της ψυχής και δεν αφήνουν κανέναν αδιάφορο.
