Ένα νεφέλωμα είναι ένα πραγματικά θαυμάσιο πράγμα που μπορείτε να δείτε. Ονομάστηκε από τη λατινική λέξη «σύννεφο», τα νεφελώματα δεν είναι μόνο τεράστια σύννεφα σκόνης, υδρογόνου και αερίου ηλίου και πλάσματος. Είναι επίσης συχνά «αστρικά φυτώρια» - δηλαδή ο τόπος όπου γεννιούνται τα αστέρια. Και για αιώνες, οι απομακρυσμένοι γαλαξίες συχνά λάθος για αυτά τα τεράστια σύννεφα.
Δυστυχώς, τέτοιες περιγραφές μόλις γρατσουνίζουν την επιφάνεια των νεφελωμάτων και της σημασίας τους. Μεταξύ της διαδικασίας σχηματισμού τους, του ρόλου τους στον αστρικό και πλανητικό σχηματισμό και της ποικιλομορφίας τους, τα νεφελώματα έδωσαν στην ανθρωπότητα ατελείωτη ίντριγκα και ανακάλυψη.
Εδώ και αρκετό καιρό, οι επιστήμονες και οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι το διάστημα δεν είναι πραγματικά ένα κενό. Στην πραγματικότητα, αποτελείται από σωματίδια αερίου και σκόνης γνωστά συλλογικά ως το Interstellar Medium (ISM). Περίπου το 99% του ISM αποτελείται από αέριο, ενώ περίπου το 75% της μάζας του έχει τη μορφή υδρογόνου και το υπόλοιπο 25% ως ήλιο.
Το διαστρικό αέριο αποτελείται εν μέρει από ουδέτερα άτομα και μόρια, καθώς και φορτισμένα σωματίδια (γνωστό και ως πλάσμα), όπως ιόντα και ηλεκτρόνια. Αυτό το αέριο είναι εξαιρετικά αραιό, με μέση πυκνότητα περίπου 1 άτομο ανά κυβικό εκατοστό. Αντίθετα, η ατμόσφαιρα της Γης έχει πυκνότητα περίπου 30 εκατομμυρίων μορίων ανά κυβικό εκατοστό (3,0 x 10)19 ανά cm³) στο επίπεδο της θάλασσας.
Παρόλο που το διαστρικό αέριο είναι πολύ διασκορπισμένο, η ποσότητα της ύλης αυξάνεται σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ των άστρων. Και τελικά, και με αρκετή βαρυτική έλξη μεταξύ των νεφών, αυτό το θέμα μπορεί να συνενωθεί και να καταρρεύσει για να σχηματίσει αστέρια και πλανητικά συστήματα.
Σχηματισμός νεφελώματος:
Στην ουσία, ένα νεφέλωμα σχηματίζεται όταν τμήματα του διαστρικού μέσου υφίστανται βαρυτική κατάρρευση. Η αμοιβαία βαρυτική έλξη προκαλεί τη συσσώρευση της ύλης, σχηματίζοντας περιοχές μεγαλύτερης και μεγαλύτερης πυκνότητας. Από αυτό, τα αστέρια μπορεί να σχηματιστούν στο κέντρο του υλικού που καταρρέει, η υπεριώδης ιονίζουσα ακτινοβολία προκαλεί το περιβάλλον αέριο να γίνει ορατό σε οπτικά μήκη κύματος.
Τα περισσότερα νεφελώματα έχουν τεράστιο μέγεθος, με διάμετρο έως εκατοντάδες έτη φωτός. Αν και πυκνότερο από το χώρο που τους περιβάλλει, τα περισσότερα νεφελώματα είναι πολύ λιγότερο πυκνά από οποιοδήποτε κενό που δημιουργείται σε ένα χωμάτινο περιβάλλον. Στην πραγματικότητα, ένα νεφελώδες σύννεφο που ήταν παρόμοιο σε μέγεθος με τη Γη θα είχε τόσο πολύ υλικό που η μάζα του θα ήταν μόνο μερικά κιλά.
Ταξινόμηση νεφελώματος:
Τα αστρικά αντικείμενα που μπορούν να ονομαστούν Νεφέλωμα έρχονται σε τέσσερις μεγάλες τάξεις. Τα περισσότερα εμπίπτουν στην κατηγορία Διάχυτες νεφελώματα, που σημαίνει ότι δεν έχουν καλά καθορισμένα όρια. Αυτά μπορούν να υποδιαιρεθούν σε δύο περαιτέρω κατηγορίες με βάση τη συμπεριφορά τους με ορατό φως - «Εκπομπές νεφελώματα» και «Αντανάκλαση νεφελώματα».
Τα εκνεφώματα εκπομπών είναι αυτά που εκπέμπουν ακτινοβολία φασματικής γραμμής από ιονισμένο αέριο και συχνά ονομάζονται περιοχές HII επειδή αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από ιονισμένο υδρογόνο. Αντίθετα, τα νεφελώματα αντανάκλασης δεν εκπέμπουν σημαντικές ποσότητες ορατού φωτός, αλλά εξακολουθούν να είναι φωτεινά επειδή αντανακλούν το φως από κοντινά αστέρια.
Υπάρχουν επίσης αυτό που είναι γνωστό ως Σκούρα νεφελώματα, αδιαφανή σύννεφα που δεν εκπέμπουν ορατή ακτινοβολία και δεν φωτίζονται από αστέρια, αλλά εμποδίζουν το φως από φωτεινά αντικείμενα πίσω από αυτά. Όπως και τα νεφελώματα εκπομπής και αντανάκλασης, τα σκοτεινά νεφελώματα είναι πηγές εκπομπών υπερύθρων, κυρίως λόγω της παρουσίας σκόνης μέσα τους.
Μερικά νεφελώματα σχηματίζονται ως αποτέλεσμα εκρήξεων σουπερνόβα και ως εκ τούτου ταξινομούνται ως α Υπόλοιπα νεφελώματα σουπερνόβα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα βραχύβια αστέρια παρουσιάζουν έκρηξη στους πυρήνες τους και εκρήγνυνται τα εξωτερικά τους στρώματα. Αυτή η έκρηξη αφήνει πίσω του ένα «υπολειπόμενο» με τη μορφή ενός συμπαγούς αντικειμένου - δηλαδή ένα αστέρι νετρονίων - και ένα σύννεφο αερίου και σκόνης που ιονίζεται από την ενέργεια της έκρηξης.
Άλλα νεφελώματα μπορεί να σχηματιστούν ως Πλανητικοί νεφελώματα, που περιλαμβάνει ένα αστέρι χαμηλής μάζας που μπαίνει στο τελευταίο στάδιο της ζωής του. Σε αυτό το σενάριο, τα αστέρια μπαίνουν στη φάση του Ερυθρού Γίγαντα, χάνοντας αργά τα εξωτερικά τους στρώματα εξαιτίας των αναλαμπών ηλίου στο εσωτερικό τους. Όταν το αστέρι έχει χάσει αρκετό υλικό, η θερμοκρασία του αυξάνεται και η υπεριώδης ακτινοβολία που εκπέμπει ιονίζει το περιβάλλον υλικό που έχει πετάξει.
Αυτή η τάξη περιέχει επίσης την υποκατηγορία γνωστή ως Protoplanetary Nebulae (PPN), η οποία ισχύει για αστρονομικά αντικείμενα που βιώνουν ένα βραχύβιο επεισόδιο στην εξέλιξη ενός αστεριού. Αυτή είναι η ταχεία φάση που λαμβάνει χώρα μεταξύ του Late Asymptotic Giant Branch (LAGB) και της ακόλουθης φάσης Planetary Nebula (PN).
Κατά τη φάση Asymptotic Giant Branch (AGB), το αστέρι υφίσταται απώλεια μάζας, εκπέμποντας ένα περιστασιακό κέλυφος αερίου υδρογόνου. Όταν τελειώνει αυτή η φάση, το αστέρι μπαίνει στη φάση PPN, όπου ενεργοποιείται από ένα κεντρικό αστέρι, προκαλώντας την εκπομπή ισχυρής υπέρυθρης ακτινοβολίας και να γίνει νεφέλωμα ανάκλασης. Η φάση PPN συνεχίζεται έως ότου το κεντρικό αστέρι φτάσει σε θερμοκρασία 30.000 Κ, μετά την οποία είναι αρκετά ζεστό για να ιονίσει το περιβάλλον αέριο.
Ιστορία της παρατήρησης του νεφελώματος:
Πολλά νεφελώδη αντικείμενα παρατηρήθηκαν στο νυχτερινό ουρανό από τους αστρονόμους κατά την Κλασική Αρχαιότητα και τον Μεσαίωνα. Η πρώτη καταγεγραμμένη παρατήρηση πραγματοποιήθηκε το 150 μ.Χ., όταν ο Πτολεμαίος σημείωσε την παρουσία πέντε αστεριών στο Almagast που εμφανίστηκε νεφελώδες στο βιβλίο του. Σημείωσε επίσης μια περιοχή φωτεινότητας μεταξύ των αστερισμών Ursa Major και Leo που δεν συσχετίστηκε με κανένα παρατηρήσιμο αστέρι.
Στο δικό του Βιβλίο σταθερών αστεριών, γραμμένο το 964 μ.Χ., ο Περσικός αστρονόμος Αμπντ-Ραχμάν αλ-Σούφι έκανε την πρώτη παρατήρηση ενός πραγματικού νεφελώματος. Σύμφωνα με τις παρατηρήσεις του al-Sufi, «ένα μικρό σύννεφο» ήταν εμφανές σε ένα μέρος του νυχτερινού ουρανού όπου είναι γνωστό ότι βρίσκεται ο Γαλαξίας Andromeda. Επίσης καταλόγισε άλλα νεφελώδη αντικείμενα, όπως το Omicron Velorum και το Cluster του Brocchi.
Στις 4 Ιουλίου 1054, η σουπερνόβα που δημιούργησε το Νεφέλωμα Καβούρι (SN 1054,) ήταν ορατή στους αστρονόμους στη Γη και καταγράφηκαν παρατηρήσεις που έγιναν από Αραβούς και Κινέζους αστρονόμους. Ενώ υπάρχουν ανεκδοτικά στοιχεία ότι άλλοι πολιτισμοί είδαν το σουπερνόβα, δεν έχουν αποκαλυφθεί αρχεία.
Μέχρι τον 17ο αιώνα, οι βελτιώσεις στα τηλεσκόπια οδήγησαν στις πρώτες επιβεβαιωμένες παρατηρήσεις νεφελωμάτων. Αυτό ξεκίνησε το 1610, όταν ο Γάλλος αστρονόμος Nicolas-Claude Fabri de Peiresc έκανε την πρώτη καταγεγραμμένη παρατήρηση του Νεφέλου του Ωρίωνα. Το 1618, ο Ελβετός αστρονόμος Johann Baptist Cysat παρατήρησε επίσης το νεφέλωμα. και το 1659, ο Christiaan Huygens έκανε την πρώτη λεπτομερή μελέτη του.
Μέχρι τον 18ο αιώνα, ο αριθμός των νεφελωμάτων που παρατηρήθηκαν άρχισε να αυξάνεται και οι αστρονόμοι άρχισαν να καταρτίζουν λίστες. Το 1715, ο Edmund Halley δημοσίευσε μια λίστα με έξι νεφελώματα - M11, M13, M22, M31, M42 και το σφαιρικό σύμπλεγμα Omega Centauri (NGC 5139) - στο βιβλίο του "Ένας λογαριασμός πολλών νεφελωμάτων ή διαυγών σημείων όπως σύννεφα, που ανακαλύφθηκε τελευταία από τα αστέρια με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου. "
Το 1746, ο Γάλλος αστρονόμος Jean-Philippe de Cheseaux συνέταξε μια λίστα με 20 νεφελώματα, συμπεριλαμβανομένων οκτώ που δεν ήταν προηγουμένως γνωστά. Μεταξύ 1751 και 53, ο Nicolas Louis de Lacaille καταλόγισε 42 νεφελώματα από το Ακρωτήριο της Καλής Ελπίδας, τα περισσότερα από τα οποία ήταν προηγουμένως άγνωστα. Και το 1781, ο Τσαρλς Μεσιέ συνέταξε τον κατάλογό του με 103 «νεφελώματα» (τώρα ονομάζεται αντικείμενα Μεσιέ), αν και μερικοί ήταν γαλαξίες και κομήτες.
Ο αριθμός των παρατηρηθέντων και καταλογογραφημένων νεφελωμάτων αυξήθηκε σημαντικά χάρη στις προσπάθειες του William Herschel και της αδερφής του, Caroline. Το 1786, οι δύο δημοσίευσαν τους Κατάλογος των Χίλια Νέων Νεφελώματα και Συγκροτήματα των Αστέρων, το οποίο παρακολουθήθηκε το 1786 και το 1802 από έναν δεύτερο και τρίτο κατάλογο. Εκείνη την εποχή, ο Herschel πίστευε ότι αυτά τα νεφελώματα ήταν απλώς άλυτα σμήνη αστεριών, μια πεποίθηση που θα τροποποιούσε το 1790 όταν παρατήρησε ένα πραγματικό νεφέλωμα που περιβάλλει ένα μακρινό αστέρι.
Ξεκινώντας το 1864, ο Άγγλος αστρονόμος William Huggins άρχισε να διαφοροποιεί τα νεφελώματα με βάση τα φάσματα τους. Περίπου το ένα τρίτο από αυτά είχε το φάσμα εκπομπών ενός αερίου (δηλ. Εκνεφώματα εκπομπής) ενώ τα υπόλοιπα εμφάνισαν ένα συνεχές φάσμα, σύμφωνο με μια μάζα αστεριών (δηλαδή πλανητικά νεφελώματα).
Το 1912, ο Αμερικανός αστρονόμος Vesto Slipher πρόσθεσε την υποκατηγορία του Reflection Nebulae αφού παρατήρησε πώς ένα νεφέλωμα που περιβάλλει ένα αστέρι ταιριάζει με τα φάσματα του ανοιχτού σμήνους των Πλειάδων. Μέχρι το 1922, και ως μέρος της «Μεγάλης Συζήτησης» σχετικά με τη φύση των σπειροειδών νεφελών και το μέγεθος του σύμπαντος, είχε καταστεί σαφές ότι πολλά από τα νεφελώματα που είχαν παρατηρηθεί στο παρελθόν ήταν στην πραγματικότητα απομακρυσμένοι σπειροειδείς γαλαξίες.
Την ίδια χρονιά, ο Edwin Hubble ανακοίνωσε ότι σχεδόν όλα τα νεφελώματα σχετίζονται με αστέρια και ότι ο φωτισμός τους προέρχεται από το φως των αστεριών. Από τότε, ο αριθμός των αληθινών νεφελωμάτων (σε αντίθεση με τις συστάδες αστεριών και τους απομακρυσμένους γαλαξίες) έχει αυξηθεί σημαντικά και η ταξινόμησή τους βελτιώθηκε χάρη στις βελτιώσεις στον εξοπλισμό παρατήρησης και στη φασματοσκοπία.
Εν ολίγοις, τα νεφελώματα δεν είναι μόνο τα σημεία εκκίνησης της αστρικής εξέλιξης, αλλά μπορούν επίσης να είναι το τελικό σημείο. Και μεταξύ όλων των συστημάτων αστεριών που γεμίζουν τον γαλαξία μας και το σύμπαν μας, είναι βέβαιο ότι θα βρεθούν νεφελώδη σύννεφα και μάζες, περιμένοντας να γεννήσουν την καθαρή γενιά αστεριών!
Έχουμε γράψει πολλά ενδιαφέροντα άρθρα για το Nebulae εδώ στο Space Magazine. Εδώ είναι ένα για το νεφέλωμα καβουριών, το νεφέλωμα του αετού, το νεφέλωμα του Ωρίωνα, το νεφέλωμα του πελεκάνου, το νεφέλωμα του δακτυλίου και το νεφέλωμα της ροζέτας.
Για πληροφορίες σχετικά με το πώς γεννιούνται τα αστέρια και οι πλανήτες από τα νεφελώματα, εδώ είναι η θεωρία του νεφελώματος, πού γεννιούνται τα αστέρια; και πώς διαμορφώθηκε το ηλιακό σύστημα;
Έχουμε έναν ολοκληρωμένο κατάλογο των Messier Objects επίσης εδώ στο Space Magazine. Και για περισσότερες πληροφορίες, δείτε αυτές τις σελίδες από τη NASA - Astronomy Picture of the Day και το δαχτυλίδι κρατά ένα λεπτό λουλούδι
Κουρασμένα μάτια; Αφήστε τα αυτιά σας να σας βοηθήσουν να μάθετε για μια αλλαγή. Ακολουθούν μερικά επεισόδια από το Cast Astronomy που ίσως ταιριάζουν στο γούστο σας: The Sun, Spots and All and Moons and the Drake Equation, Stars in the Void και Rings Around Stars.
