Kada gledamo noćno nebo, obično primjećujemo najsjajnije zvijezde, vidljivi planeti ili mliječni pojas Mliječne stazeAli skriveni među svim tim sjajnim točkama nalaze se pravi dragulji koji na prvi pogled ostaju nezapaženi. Jedan od najzanimljivijih je takozvana "zmijska maglica", skup tamnih maglica i područja stvaranja zvijezda koja zbog svog oblika ili položaja nalikuju zmiji koja se provlači nebom.
Iza imena poput Barnard 72, Sh2-54 ili maglica Sjeverna Zmija Postoje fascinantne priče o tome kako nastaju zvijezde, kako vidimo svemir na različitim valnim duljinama, pa čak i kako najnapredniji teleskopi, poput Jamesa Webba, potvrđuju teorije koje postoje već desetljećima. Istražimo, mirno i najpristupačnijim mogućim jezikom, što je "maglovita zmija" u astronomiji i zašto je toliko zanimljiva znanstvenoj zajednici.
Tamne maglice: skrivena strana Mliječnog puta
Kada govorimo o maglicama, obično mislimo na velike oblake jarko obojenog plina, ali postoji cijela porodica tamne maglice koje ne sjaje, već blokiraju svjetlost zvijezda nalazi se iza. To su gusta područja međuzvjezdanog plina i prašine koja se na nebu pojavljuju kao crne mrlje ocrtane naspram gusto naseljenih zvjezdanih polja.
Daleko od toga da su samo puke rupe na nebu, ove tamne maglice su zalihe hladne materije gdje se s vremenom mogu roditi nove zvijezdePrašina blokira vidljivu svjetlost, ali unutra se odvijaju vrlo složeni fizički procesi: kondenzacija plina, gravitacijski kolaps i, u mnogim slučajevima, početak stvaranja zvijezda.
Američki astronom Edward Emerson Barnard posvetio se početkom 20. stoljeća katalogizirati ove „tamne mrlje“ na nebuNjegov rad rezultirao je popisom od više od 180 objekata, poznatih kao Barnardove maglice. Među njima su dvije ključne figure u našoj temi: Barnard 72 i Barnard 228, povezano s likom zmije u različitim zviježđima.
Postojanje ovih neprozirnih oblaka objašnjava zašto u određenim područjima galaktičke ravnine vidimo „Rupe“ ili crne siluete usred polja punih zvijezdaNije da tamo nema ničega, već sasvim suprotno: toliko je prašine da vidljiva svjetlost ne može prodrijeti kroz nju.
Barnard 72: Zmijska maglica u zvijezdi Zmijonosca
Jedna od najupečatljivijih tamnih maglica je Barnard 72, također poznata kao Zmijska maglicaNalazi se u zviježđu Zmijonosca, vrlo blizu središta Mliječne staze, u području neba posebno bogatom zvijezdama i područjima u kojima se formiraju zvijezde.
Na fotografijama širokog polja, ova maglica prati Vrlo jasna krivulja u obliku slova "S" koja se ističe na zvjezdanoj pozadiniTa vijugava silueta joj je donijela nadimak Zmijska maglica: daje dojam tamne zmije koja puzi po užurbanoj galaktičkoj ravnini.
Procijenjena udaljenost od Barnarda 72 je otprilike 650 svjetlosnih godina od ZemljeZbog toga je to relativno blisko područje u galaktičkim okvirima. Njegova linearna veličina je nekoliko svjetlosnih godina, pa govorimo o kompaktnom, ali dobro definiranom oblaku na slikama s dugom ekspozicijom.
Budući da je tamna maglica, ne emitira vlastitu svjetlost u vidljivom rasponu. Ono što vidimo je njezino silueta naspram gusto naseljenog polja zvijezdaPrisutnost plavkaste zvijezde 44 Ophiuchi u donjem lijevom kutu mnogih fotografija pomaže u lociranju ove maglice na nebu i dobivanju ideje o njezinoj veličini: polje prikazano na ovim slikama obično pokriva oko 2 stupnja, što je ekvivalentno gotovo 20 svjetlosnih godina na udaljenosti Barnard 72.
Ovi hladni oblaci plina i prašine su kandidati da postanu rasadnici zvijezda u budućnostiVrlo je vjerojatno da će se s vremenom dio materijala u Barnardu 72 urušiti pod vlastitom gravitacijom, stvarajući guste jezgre koje će na kraju zapaliti nove zvijezde. Za sada je za nas to prvenstveno veličanstven primjer kako tamna materija (u smislu "neluminozna") može stvarati sugestivne oblike na nebu.
Barnard 228: još jedna tamna zmija u zviježđu Zmija
Figura zmije također se čini povezanom s drugom tamnom maglicom: Barnard 228, smješten u zviježđu Zmije (Serpens)Za razliku od Barnarda 72, koji se nalazi u zviježđu Zmijonosca, ovaj se nalazi izravno unutar zviježđa čije se ime već odnosi na gmazova.
Na slikama dubokog svemira, Barnard 228 se pojavljuje kao vrlo izražena tamna mrlja koja blokira svjetlost zvijezda u pozadiniPrašina je toliko gusta da jedva propušta vidljivo zračenje, pa je vizualni rezultat svojevrsna crna rupa na pozadini prošaranoj zvijezdama.
Ova maglica se smatra moguće mjesto formiranja novih zvijezdaBaš kao i drugi u Barnardovom katalogu. Njegova visoka gustoća plina i prašine stvara potrebne uvjete da se materijal počne zgrudnjavati, hladiti i s vremenom urušavati u sve kompaktnije jezgre.
Iako amateru može izgledati jednostavno kao tamno područje bez puno interesa, astronomi smatraju Barnard 228 i slične objekte značajnima. prirodni laboratoriji gdje se mogu proučavati rane faze formiranja zvijezdaInfracrvenim i radio promatranjima moguće je "vidjeti kroz" prašinu i otkriti što se događa unutra.
Ova ideja o „tamnim zmijama“ na nebu povezana je s načinom na koji su drevne kulture tumačile zvjezdane skupove. Tamo gdje su oni vidjeli mitološke figure, danas ih razlikujemo fizičke strukture plina, prašine i zvijezda u različitim fazama njihovog života, ponekad sa siluetama sugestivnim poput zmijske.
Zviježđe Zmije i maglica Sh2-54
Zviježđe Serpens (Zmija) je prilično neobično jer se čini podijeljenim na dva dijela: Serpens Caput (glava) i Serpens Cauda (rep)odvojene Zmijonoscem. Grci su već u ovoj skupini zvijezda vidjeli oblik zmije koju je mitološki lik držao u rukama.
U repnom području, Serpens Cauda, leži pravo blago za astronome: područje neba koje sadrži Maglica Orao, maglica Omega i maglica Sh2-54...između ostalih objekata. To jest, područje puno oblaka plina, skupova mladih zvijezda i aktivnih područja stvaranja zvijezda.
Sh2-54 je maglica koju je astronom Stewart Sharpless katalogizirao 1950-ih, kao dio popisa od preko 300 maglica. To je veliki oblak plina i prašine u kojem se rađaju nove zvijezde, udaljen otprilike 6.000 svjetlosnih godina od nas.
U vidljivom svjetlu, njegov izgled je prilično slab i mutan, ali kada se gleda u infracrvenom spektru, slika se potpuno mijenja. Zapanjujuća fotografija snimljena teleskopom VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) Europskog južnog opservatorija (ESO) to otkriva. bezbroj zvijezda kamufliranih iza mekog narančastog sjaja što otkriva prisutnost osvijetljene prašine.
Ove vrste slika pokazuju kako, zahvaljujući promatranju na različitim valnim duljinama, Možemo prodrijeti u slojeve prašine koji blokiraju vidljivu svjetlost i otkrijte što se događa u srcu ovih zvjezdanih rasadnika. U Sh2-54, na primjer, rojevi mladih zvijezda koji su prije bili gotovo u potpunosti skriveni sada se otkrivaju.
Infracrveni vid: "zmijski vid" za istraživanje svemira
Paralele sa zmijama nisu ograničene na oblik maglica ili naziv zviježđa. Mnoge vrste zmija razvile su sposobnost detektiranja infracrvenog zračenja kako bi osjetio toplinu svog plijenasvojevrsni "termalni vid" koji im daje prednost u mraku.
Mi ljudi smo učinili nešto slično s astronomijom: izgradili smo instrumente sposobne uhvatiti infracrveno svjetlo koje naše oči ne mogu vidjetiTo nam omogućuje da gledamo kroz kozmičku prašinu i proučavamo područja koja su praktički neprozirna u vidljivom svjetlu.
U slučaju Sh2-54, ESO-ov VISTA teleskop, opremljen kamerom od 67 milijuna piksela, vrlo osjetljivom na infracrveno zračenje, uspio je mapirati ovu veliku maglicu u izvanrednim detaljimaSlika je dio VVVX istraživanja (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), višegodišnjeg projekta posvećenog ponovljenom promatranju velikog područja Mliječne staze u infracrvenom spektru.
Promatrajući na tim valnim duljinama, možemo vidjeti svjetlost mladih zvijezda i područja vrućeg plina. Može bolje prodrijeti u slojeve prašineotkrivajući detalje koji se jednostavno ne pojavljuju na tradicionalnim fotografijama. To je posebno korisno za razumijevanje kako se zvijezde formiraju i razvijaju u tim ogromnim zvjezdanim rasadnicima.
Na neki način, razvijajući ovu sposobnost promatranja infracrvenog spektra, Naše smo teleskope opremili poboljšanim "zmijskim vidom"sposoban "vidjeti" toplinu i zračenje skrivene iza kozmičke prašine. I ta nas ideja vodi izravno do jednog od velikih protagonista moderne astronomije: svemirskog teleskopa James Webb.
Zmijska maglica kako ju je promatrao svemirski teleskop James Webb
Svemirski teleskop James Webb (JWST) je nasljednik Hubblea i lansiran je 2009. 25. prosinca 2021. s ciljem promatranja svemira prvenstveno u infracrvenom područjuTo je zajednički projekt NASA-e, Europske svemirske agencije (ESA) i Kanadske svemirske agencije (CSA), a nazvan je po Jamesu E. Webbu, administratoru NASA-e tijekom godina programa Apollo.
Otkad je postao operativan, Webb je pružio spektakularne slike svemira i znanstveni podaci ogromne vrijednostiMeđu njegovim brojnim opažanjima, jedno od najupečatljivijih za ovu temu je njegovo proučavanje područja stvaranja zvijezda poznatog kao Zmijska maglica ili Glavna zmija, smještenog u zviježđu Zmije.
U ovom slučaju ne govorimo o tamnoj maglici poput Barnarda 72, već o vrlo mlada refleksijska maglica, stara samo između jednog i dva milijuna godinaOve vrste maglica ne sjaje same po sebi, već reflektiraju svjetlost obližnjih zvijezda ili zvijezda ugrađenih u njih, stoga na mnogim slikama imaju plavičast ili bjelkast izgled.
Specifično područje koje je Webb promatrao poznato je kao Zmije sjeverneDugo se smatralo vrlo obećavajućim područjem za proučavanje rođenja zvijezda male mase, sličnih Suncu. Golim okom i na prethodnim slikama, mnoge njegove strukture izgledale su kao mutne mrlje.
Zahvaljujući Webbovoj NIRCam kameri bliskog infracrvenog zračenja, a slika neviđene jasnoće ovog područjaSlika jasno prikazuje vrlo mlade zvijezde i plinske strukture povezane s njihovim nastankom. Ovo opažanje omogućilo je znanstvenicima da prvi put izravno uhvate dugo teoretizirani fenomen: poravnate protozvjezdane erupcije.
Protostelarni odljevi: mlazovi plina poredani poput susnježice
Tijekom rođenja zvijezde, okolni plin i prašina padaju na protozvijezdu, formirajući brzorotirajući akrecijski diskUnutar tog diska, magnetska polja mogu usmjeriti dio materijala prema polovima, izbacujući ga u obliku brzih bipolarnih mlazova.
Ovi mlaznjaci, poznati kao protozvjezdani odljevi ili odljeviUtječu na okolni plin i prašinu, stvarajući udarne valove koji zagrijavaju i pobuđuju materijal. Na Webbovim slikama ta područja izgledaju kao niti i mrlje intenzivno crvene boje, signal emisija pobuđenih molekula u bliskom infracrvenom području.
Ono što je zaista izvanredno kod Zmijske maglice koju je Webb promatrao jest da su ti mlazovi Čini se da svi naginju u istom smjerupoput pahuljica snijega iz susnježice koju nosi vjetar. Ovo poravnanje sugerira da protozvijezde koje ih stvaraju dijele zajedničko podrijetlo u urušenom oblaku s dobro definiranom rotacijskom osi.
Astronomi su dugo pretpostavljali da kada se veliki molekularni oblak uruši i formira skup zvijezda, Svi oni imaju tendenciju nasljeđivanja slične orijentacije spina.Međutim, do sada nije dobiven takav izravan dokaz ove ideje. Vizualni zapis ovih poravnanih mlazova djeluje kao "povijest" dinamike izvornog oblaka.
Riječima onih koji su vodili projekt, ono što se prije smatralo mutna, slabo definirana područja na slikama niže rezolucije Sada su postali oštri, usklađeni odljevi, što potvrđuje da promatramo područje u vrlo specifičnom trenutku njegove evolucije, baš kao što se mnoge zvijezde pale gotovo istovremeno.
Maglica mladenačkog odraza i njezina zvjezdana budućnost
Regija Sjeverni Serpens je izuzetno mlada refleksijska maglicas procijenjenom starošću između jednog i dva milijuna godina. U astronomskom smislu, to je praktički treptaj oka: Sunce je, na primjer, staro oko 4.600 milijardi godina.
Budući da je u tako ranoj fazi, mnoge zvijezde koje sadrži još uvijek su protozvijezde obavijene plinom i prašinomi njihovi protoplanetarni diskovi su u procesu formiranja. Neki od njih mogli bi doseći mase slične Suncu, dok će drugi ostati u rasponu zvijezda male mase ili čak smeđih patuljaka.
Webbova slika prikazuje kako se prašina, u nekim područjima, nalazi ispred reflektirane zvjezdane svjetlosti, stvarajući difuzni narančasti sjajTo ukazuje na to da i dalje vidimo preklapajuće neprozirne strukture, što dodaje složenost interpretaciji scene, ali i pruža tragove o distribuciji materijala u 3D-u.
Ova maglica služi kao izvrsno poligon za proučavanje kako kako su organizirana magnetska polja, kako se diskovi poravnavaju i kako se mlazovi aktiviraju u populaciji zvijezda rođenih iz istog matičnog oblaka. Svaki od tih sjajnih mlazova i niti je oznaka unutarnje dinamike regije.
Očekuje se da će s vremenom mnoge od tih mladih zvijezda očistiti svoju okolinu od plina i prašine, a refleksijska maglica će se raspršiti. Ono što će tada ostati bit će mlado zvjezdano jato, s već formiranim zvijezdama i mogućim planetarnim sustavima u razvoju, nešto slično onome što se možda dogodilo u okruženju u kojem je nastao naš vlastiti Sunčev sustav.
Od prašine do kemije života: sljedeći korak s Webbom
Zapanjujuće slike Zmijske maglice samo su početak. Sljedeći cilj je koristiti Webbov NIRSpec spektrograf bliskog infracrvenog područja za detaljno analizirati kemijski sastav ovih tamnih apsorpcijskih oblaka, nastao od molekularnog plina i međuzvjezdane prašine.
Fokus je na pozivima hlapljive tvari, spojevi koji sublimiraju na relativno niskim temperaturama, kao što je smrznuta voda u svemiruUgljikov dioksid, metan i razne organske molekule primjeri su takvih spojeva. Razumijevanje kako ti spojevi preživljavaju proces formiranja zvijezda i planeta ključno je za rekonstrukciju kemijske povijesti planetarnih sustava.
Promatrajući brojnost i distribuciju ovih molekula u protozvijezdama neposredno prije nego što njihovi protoplanetarni diskovi se formirajuAstronomi se nadaju otkriti jesu li uvjeti koji su doveli do nastanka našeg Sunčevog sustava uobičajeni ili iznimni u galaksiji.
Ova vrsta istraživanja omogućit će uspostavljanje veza između hladni molekularni oblaci, područja stvaranja zvijezda poput Zmijske maglice i konačni sastav kometa, planeta i atmosfera u mladim planetarnim sustavima. Svaki spektar koji je Webb dobio svojevrsni je "otisak prsta" kemije prisutne u tim okruženjima.
U konačnici, poznavanje učestalosti određenih spojeva, poput vode ili složenih organskih molekula, pomaže nam da odgovorimo na temeljna pitanja: Kolike su šanse za formiranje nastanjivih planeta i, tko zna, života u drugim kutovima galaksije?.
Cijelo ovo putovanje, od Tamne zmije od Barnarda 72 i 228 do poravnanih izlaza kod Serpens Northa i kemija koju je otkrio WebbPokazuje kako je slika jednostavne "maglovite zmije" u astronomiji zapravo vrh ledenog brijega fascinantnih fizičkih i kemijskih procesa koji upravo sada oblikuju Mliječni put.
