Ko gledamo nočno nebo, običajno opazimo najsvetlejše zvezde, vidni planeti ali mlečni pas Mlečne cesteToda med vsemi temi svetlimi točkami se skrivajo pravi dragulji, ki na prvi pogled ostanejo neopaženi. Eden najbolj nenavadnih je tako imenovana "kačja meglica", zbirka temnih meglic in območij nastajanja zvezd, ki zaradi svoje oblike ali lege spominjajo na kačo, ki se plazi po nebu.
Za imeni, kot so Barnard 72, Sh2-54 ali Severna kačja meglica Obstajajo fascinantne zgodbe o tem, kako nastajajo zvezde, kako vidimo vesolje pri različnih valovnih dolžinah in celo o tem, kako najnaprednejši teleskopi, kot je James Webb, potrjujejo teorije, ki obstajajo že desetletja. Raziščimo, mirno in v čim bolj dostopnem jeziku, kaj je "meglena kača" v astronomiji in zakaj je tako zanimiva za znanstveno skupnost.
Temne meglice: skrita stran Mlečne ceste
Ko govorimo o meglicah, običajno pomislimo na velike oblake svetlo obarvanega plina, vendar obstaja cela družina temne meglice, ki ne svetijo, temveč blokirajo svetlobo zvezd nahajajo se zadaj. To so gosta območja medzvezdnega plina in prahu, ki se na nebu pojavljajo kot črne lise, ki se orisujejo na gosto poseljenih zvezdnih poljih.
Te temne meglice še zdaleč niso zgolj vrzeli na nebu, temveč so zaloge hladne snovi, kjer se sčasoma lahko rodijo nove zvezdePrah blokira vidno svetlobo, vendar v notranjosti potekajo zelo kompleksni fizikalni procesi: kondenzacija plina, gravitacijski kolaps in v mnogih primerih začetek nastajanja zvezd.
Ameriški astronom Edward Emerson Barnard se je na začetku 20. stoletja posvetil katalogizirati te "temne lise" na nebuNjegovo delo je privedlo do seznama več kot 180 objektov, znanih kot Barnardove meglice. Med njimi sta dve ključni osebnosti v naši temi: Barnard 72 in Barnard 228, povezano s figuro kače v različnih ozvezdjih.
Obstoj teh neprozornih oblakov pojasnjuje, zakaj na določenih območjih galaktične ravnine vidimo »Luknje« ali črne silhuete sredi polj, polnih zvezdNe gre za to, da tam ni ničesar, ampak ravno nasprotno: prahu je toliko, da vidna svetloba ne more prodreti skozenj.
Barnard 72: Kačja meglica v Kačenoscu
Ena najbolj presenetljivih temnih meglic je Barnard 72, znana tudi kot Kačja meglicaNahaja se v ozvezdju Kačenosca, zelo blizu središča Mlečne ceste, na območju neba, ki je še posebej bogato z zvezdami in območji nastajanja zvezd.
Na širokokotnih fotografijah ta meglica sledi Zelo jasna krivulja v obliki črke "S", ki izstopa na zvezdnem ozadjuZaradi te vijugaste silhuete si je prislužila vzdevek Kačja meglica: daje vtis temne kače, ki se plazi po živahni galaktični ravnini.
Ocenjena oddaljenost od Barnarda 72 je približno 650 svetlobnih let od ZemljeZaradi tega je v galaktičnem smislu relativno bližnje območje. Njegova linearna velikost je nekaj svetlobnih let, zato govorimo o kompaktnem, a dobro definiranem oblaku na slikah z dolgo osvetlitvijo.
Ker je temna meglica, ne oddaja lastne svetlobe v vidnem območju. Kar vidimo, je njena silhueta na gosto poseljenem polju zvezdPrisotnost modrikaste zvezde 44 Kačenosca v spodnjem levem kotu mnogih fotografij pomaga najti to meglico na nebu in dobiti predstavo o njenem obsegu: polje, prikazano na teh slikah, običajno pokriva približno 2 stopinji, kar ustreza skoraj 20 svetlobnim letom na razdalji Barnarda 72.
Ti hladni oblaki plina in prahu so kandidati za to, da postanejo drevesnice zvezd v prihodnostiZelo verjetno je, da se bo sčasoma del snovi v Barnardu 72 pod lastno gravitacijo zrušil, kar bo povzročilo nastanek gostih jeder, ki bodo sčasoma zanetila nove zvezde. Zaenkrat je to za nas predvsem veličasten primer, kako lahko temna snov (v smislu "nesvetleče") ustvari sugestivne oblike na nebu.
Barnard 228: še ena temna kača v ozvezdju Kač
Podoba kače je povezana tudi z drugo temno meglico: Barnard 228, ki se nahaja v ozvezdju Serpens (Kača)Za razliko od Barnarda 72, ki je v ozvezdju Kačenosca, se ta nahaja neposredno znotraj ozvezdja, katerega ime se že nanaša na plazilca.
Na posnetkih globokega neba je Barnard 228 videti kot zelo izrazita temna pega, ki blokira svetlobo zvezd v ozadjuPrah je tako gost, da komaj prepušča vidno sevanje, zato je vizualni rezultat nekakšna črna luknja na ozadju, posutem z zvezdami.
Ta meglica velja za možno mesto nastanka novih zvezdTako kot drugi v Barnardovem katalogu. Njegova visoka gostota plina in prahu ustvarja potrebne pogoje, da se material začne združevati, ohlajati in sčasoma sesedati v vse bolj kompaktna jedra.
Čeprav se amaterju morda zdi le temno območje, ki ga ne zanima veliko, astronomi menijo, da so Barnard 228 in podobni objekti pomembni. naravni laboratoriji, kjer je mogoče preučevati zgodnje faze nastajanja zvezdZ infrardečimi in radijskimi opazovanji je mogoče "videti skozi" prah in odkriti, kaj se dogaja v notranjosti.
Ta ideja o "temnih kačah" na nebu je povezana s tem, kako so starodavne kulture interpretirale zvezdne kopice. Kjer so videli mitološke figure, danes ločimo ... fizične strukture plina, prahu in zvezd v različnih fazah njihovega življenja, včasih s silhuetami, ki so tako sugestivne kot kača.
Ozvezdje Kača in meglica Sh2-54
Ozvezdje Serpens (Kača) je precej nenavadno, saj je videti razdeljeno na dva dela: Serpens Caput (glava) in Serpens Cauda (rep)ločeni s Kačenoscem. Grki so v tej skupini zvezd že videli obliko kače, ki jo je mitološki lik držal v rokah.
V repnem predelu, Serpens Cauda, se skriva pravi zaklad za astronome: območje neba, ki gosti Meglica Orel, meglica Omega in meglica Sh2-54...med drugimi predmeti. To je območje, polno plinskih oblakov, kopic mladih zvezd in aktivnih območij nastajanja zvezd.
Sh2-54 je meglica, ki jo je astronom Stewart Sharpless katalogiziral v petdesetih letih prejšnjega stoletja kot del seznama več kot 300 meglic. velik oblak plina in prahu, kjer se rojevajo nove zvezde, ki se nahaja približno 6.000 svetlobnih let stran od nas.
V vidni svetlobi je njegov videz precej šibek in moten, ko pa ga opazujemo v infrardeči svetlobi, se slika popolnoma spremeni. To razkriva osupljiva fotografija, posneta s teleskopom VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) Evropskega južnega observatorija (ESO). nešteto zvezd, skritih za mehkim oranžnim sijajem kar razkriva prisotnost osvetljenega prahu.
Te vrste slik prikazujejo, kako zaradi opazovanja pri različnih valovnih dolžinah, Lahko prodremo v plasti prahu, ki blokirajo vidno svetlobo in odkrijte, kaj se dogaja v osrčju teh zvezdnih porodnišnic. V Sh2-54 se na primer razkrivajo roji mladih zvezd, ki so bili prej skoraj povsem skriti.
Infrardeči vid: "kačji vid" za raziskovanje vesolja
Vzporednice s kačami niso omejene le na obliko meglic ali ime ozvezdja. Številne vrste kač so razvile sposobnost zaznavanja infrardečega sevanja za zaznavanje toplote svojega plenaneke vrste "termični vid", ki jim daje prednost v temi.
Ljudje smo naredili nekaj podobnega z astronomijo: zgradili smo instrumente, ki so sposobni za zajemanje infrardeče svetlobe, ki je naše oči ne morejo videtiTo nam omogoča, da gledamo skozi kozmični prah in preučujemo območja, ki so v vidni svetlobi praktično neprozorna.
V primeru Sh2-54 je ESO-jev teleskop VISTA, opremljen s kamero s 67 milijoni slikovnih pik, ki je zelo občutljiva na infrardeče sevanje, uspel da bi to veliko meglico preslikal z izjemnimi podrobnostmiSlika je del raziskave VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), večletnega projekta, namenjenega večkratnemu opazovanju velikega območja Mlečne ceste v infrardečem spektru.
Z opazovanjem pri teh valovnih dolžinah lahko vidimo svetlobo mladih zvezd in vročih plinskih območij. Bolje prodre v plasti prahurazkriva podrobnosti, ki se na tradicionalnih fotografijah preprosto ne pojavijo. To je še posebej koristno za razumevanje nastajanja in razvoja zvezd v teh ogromnih zvezdnih porodnišnicah.
Na nek način, z razvojem te sposobnosti opazovanja v infrardečem spektru, Naše teleskope smo opremili z izboljšanim "kačjim vidom"sposoben »videti« toploto in sevanje, skrito za kozmičnim prahom. In ta ideja nas pripelje neposredno do enega od velikih protagonistov sodobne astronomije: vesoljskega teleskopa Jamesa Webba.
Kačja meglica, kot jo je opazoval vesoljski teleskop James Webb
Vesoljski teleskop James Webb (JWST) je naslednik Hubbla in je bil izstreljen 20. 25. decembra 2021 s ciljem opazovanja vesolja predvsem v infrardečem spektruGre za skupni projekt Nase, Evropske vesoljske agencije (ESA) in Kanadske vesoljske agencije (CSA), poimenovan pa je po Jamesu E. Webbu, administratorju Nase v letih programa Apollo.
Odkar je začel delovati, Webb zagotavlja spektakularne podobe vesolja in znanstveni podatki ogromne vrednostiMed njegovimi številnimi opažanji je eno najbolj presenetljivih za obravnavano temo njegova študija območja nastajanja zvezd, znanega kot Kačja meglica ali Glavna kača, ki se nahaja v ozvezdju Kača.
V tem primeru ne govorimo o temni meglici, kot je Barnard 72, temveč o zelo mlada refleksijska meglica, stara le med enim in dvema milijonoma letTe vrste meglic ne svetijo same po sebi, temveč odbijajo svetlobo bližnjih zvezd ali zvezd, ki so v njih vgrajene, zato so na mnogih slikah modrikastega ali belkastega videza.
Specifično območje, ki ga je opazoval Webb, je znano kot Severne kačeDolgo je veljalo za zelo obetavno območje za preučevanje rojstva zvezd z majhno maso, podobnih Soncu. S prostim očesom in na prejšnjih slikah so bile številne njegove strukture videti kot zamegljene lise.
Zahvaljujoč Webbovi kameri NIRCam za bližnje infrardeče območje, slika neprimerljive jasnosti tega območjaSlika jasno prikazuje zelo mlade zvezde in plinske strukture, povezane z njihovim nastankom. To opazovanje je znanstvenikom omogočilo, da prvič neposredno zajamejo dolgo teoretiziran pojav: poravnane protozvezdne odtoke.
Protozvezdni odtoki: curki plina, poravnani kot nevihta s sodro
Med rojstvom zvezde okoliški plin in prah padata na protozvezdo in tvorita hitro vrteči se akrecijski diskZnotraj tega diska lahko magnetna polja usmerjajo del materiala proti poloma in ga izrivajo v obliki hitrih bipolarnih curkov.
Ti curki, znani kot protozvezdni izlivi ali odliviUdarijo ob okoliški plin in prah ter ustvarjajo udarne valove, ki segrevajo in vzbujajo material. Na slikah Webba so ta območja videti kot filamenti in pike intenzivno rdeče barve, signal emisij vzbujenih molekul v bližnjem infrardečem spektru.
Kar je pri meglici Kača, ki jo je opazoval Webb, resnično izjemno, je to, da ti curki Zdi se, da vsi težijo v isto smerkot snežinke iz sodre, ki jih odnaša veter. Ta poravnava nakazuje, da imajo protozvezde, ki jih ustvarjajo, skupen izvor v strnjenem oblaku z dobro definirano vrtilno osjo.
Astronomi so dolgo domnevali, da ko se velik molekularni oblak sesede in tvori kopico zvezd, Vsi ponavadi podedujejo podobno orientacijo spinaVendar do sedaj takšnega neposrednega dokaza za to idejo ni bilo. Vizualni zapis teh poravnanih curkov deluje kot "zgodovina" dinamike prvotnega oblaka.
Po besedah tistih, ki so vodili projekt, je bilo to, kar se je prej zdelo zamegljena, slabo definirana območja na slikah nižje ločljivosti Zdaj so se razvili v ostre, poravnane odtoke, kar potrjuje, da opazujemo območje v zelo specifičnem trenutku njegovega razvoja, tako kot se številne zvezde prižigajo skoraj sočasno.
Meglica mladostnega odseva in njena zvezdna prihodnost
Regija Severni Serpens je izjemno mlada refleksijska meglicaz ocenjeno starostjo med enim in dvema milijonoma let. V astronomskem smislu je to praktično trenutek: Sonce je na primer staro približno 4.600 milijarde let.
Ker je v tako zgodnji fazi, so številne zvezde, ki jih vsebuje, še vedno protozvezde, obdane s plinom in prahomin njihovi protoplanetarni diski so v procesu nastajanja. Nekateri od njih bi lahko dosegli mase, podobne Sončevi, drugi pa bodo ostali v območju zvezd z majhno maso ali celo rjavih pritlikavk.
Webbova slika prikazuje, kako se prah na nekaterih območjih nahaja pred odbito zvezdno svetlobo, kar ustvarja razpršen oranžen sijTo kaže, da še naprej vidimo prekrivajoče se neprozorne strukture, kar otežuje interpretacijo prizora, hkrati pa daje namige o porazdelitvi materiala v 3D.
Ta meglica služi kot odlično testno poligono za preučevanje, kako kako so organizirana magnetna polja, kako se diski poravnajo in kako se sprožijo curki v populaciji zvezd, rojenih iz istega matičnega oblaka. Vsak od teh žarečih curkov in filamentov je označevalec notranje dinamike regije.
Pričakuje se, da bodo številne od teh mladih zvezd sčasoma očistile svojo okolico plina in prahu, refleksijska meglica pa se bo razblinila. Kar bo potem ostalo, bo mlada zvezdna kopica z že oblikovanimi zvezdami in morebitnimi razvijajočimi se planetarnimi sistemi, nekaj podobnega, kar se je morda zgodilo v okolju, v katerem je nastal naš Osončje.
Od prahu do kemije življenja: naslednji korak z Webbom
Osupljive slike Kačje meglice so šele začetek. Naslednji cilj je uporaba Webbovega bližnjega infrardečega spektrografa NIRSpec za podrobno analizirati kemično sestavo teh temnih absorpcijskih oblakov, ki ga tvorita molekularni plin in medzvezdni prah.
Poudarek je na klicih hlapne snovi, spojine, ki sublimirajo pri relativno nizkih temperaturahkot on zamrznjena voda v vesoljuOgljikov dioksid, metan in različne organske molekule so primeri takšnih spojin. Razumevanje, kako te spojine preživijo proces nastajanja zvezd in planetov, je ključnega pomena za rekonstrukcijo kemijske zgodovine planetarnih sistemov.
Z opazovanjem številčnosti in porazdelitve teh molekul v protozvezdah tik preden se njihovi protoplanetarni diski tvorijoAstronomi upajo, da bodo ugotovili, ali so pogoji, ki so povzročili nastanek našega Osončja, v galaksiji običajni ali precej izjemni.
Ta vrsta študije bo omogočila vzpostavitev povezav med hladni molekularni oblaki, območja nastajanja zvezd, kot je Kačja meglica, in končna sestava kometov, planetov in atmosfer v mladih planetarnih sistemih. Vsak spekter, ki ga je pridobil Webb, je nekakšen "prstni odtis" kemije, prisotne v teh okoljih.
Konec koncev nam poznavanje pogostosti določenih spojin, kot sta voda ali kompleksne organske molekule, pomaga odgovoriti na temeljna vprašanja: Kakšne so možnosti za nastanek bivalnih planetov in, kdo ve, življenja v drugih kotičkih galaksije?.
Celotno potovanje, od Temne kače od Barnarda 72 in 228 do poravnanih odtokov pri Serpens North in kemija, ki jo je razkril WebbPrikazuje, kako je podoba preproste "meglene kače" v astronomiji pravzaprav vrh ledene gore fascinantnih fizikalnih in kemičnih procesov, ki trenutno oblikujejo Mlečno cesto.
