Amikor az éjszakai égboltot nézzük, általában azt vesszük észre, hogy legfényesebb csillagok, látható bolygók vagy a Tejútrendszer tejes sávjaDe a sok fényes pont között igazi gyöngyszemek rejtőznek, amelyek első pillantásra észrevétlenek maradnak. Az egyik legérdekesebb az úgynevezett „kígyó-köd”, sötét ködök és csillagkeletkezési régiók gyűjteménye, amelyek alakjuk vagy elhelyezkedésük miatt egy égen kúszó kígyóra hasonlítanak.
Olyan nevek mögött, mint Barnard 72, Sh2-54 vagy az Északi Kígyó-köd Lenyűgöző történetek keringenek arról, hogyan keletkeznek a csillagok, hogyan látjuk az univerzumot különböző hullámhosszakon, sőt arról is, hogy a legfejlettebb távcsövek, mint például a James Webb-teleszkóp, évtizedek óta létező elméleteket erősítenek meg. Fedezzük fel nyugodtan és a lehető legközérthetőbb nyelven, hogy mi is az a „ködös kígyó” a csillagászatban, és miért tart számot annyira a tudományos közösség érdeklődésére.
Sötét ködök: a Tejútrendszer rejtett oldala
Amikor ködökről beszélünk, általában élénk színű gázfelhőkre gondolunk, de létezik egy egész családjuk is... sötét ködök, amelyek nem világítanak, hanem eltakarják a csillagok fényét mögötte található. Ezek csillagközi gáz és por sűrű régiói, amelyek fekete foltokként jelennek meg az égen a sűrűn lakott csillagmezők hátterében.
Ezek a sötét ködök messze nem csupán rések az égen, hanem hideg anyagraktárak, ahol idővel új csillagok születhetnekA por blokkolja a látható fényt, de belül nagyon összetett fizikai folyamatok zajlanak: gázsűrűsödés, gravitációs összeomlás, és sok esetben a csillagkeletkezés kezdete.
Az amerikai csillagász, Edward Emerson Barnard a 20. század elején szentelte magát a hogy katalogizálja ezeket a „sötét foltokat” az égenMunkájának eredményeként több mint 180 objektumot tartalmazó lista született, amelyet Barnard-ködökként ismerünk. Közöttük két kulcsfontosságú alak található témánkban: Barnard 72 és Barnard 228, a kígyó alakjához kapcsolódik különböző csillagképekben.
Ezen átlátszatlan felhők létezése magyarázza, hogy a galaktikus sík bizonyos területein miért látunk „Lyukak” vagy fekete sziluettek a csillagokkal teli mezők közepénNem arról van szó, hogy nincs ott semmi, hanem épp ellenkezőleg: annyi por van, hogy a látható fény nem tud áthatolni rajta.
Barnard 72: A Kígyó-köd az Ophiuchus csillagképben
Az egyik legfeltűnőbb sötét köd Barnard 72, más néven Kígyó-ködA Kígyótartó csillagképben található, nagyon közel a Tejútrendszer középpontjához, az égbolt csillagokban és csillagkeletkezési régiókban különösen gazdag területén.
Nagy látómezejű fényképeken ez a köd egy Egy nagyon éles "S" alakú görbe, amely kiemelkedik a csillagos háttérbőlEz a kanyargós sziluett érdemelte ki a Kígyó-köd becenevet: egy sötét kígyó benyomását kelti, amely a nyüzsgő galaktikus síkon kúszik.
A Barnard 72-től való becsült távolság kb. 650 fényévnyire a FöldtőlEmiatt galaktikus viszonylatban viszonylag közeli régiónak számít. Lineáris mérete néhány fényév, így a hosszú expozíciós felvételeken egy kompakt, de jól definiált felhőről beszélünk.
Mivel sötét köd, nem bocsát ki saját fényt a látható tartományban. Amit látunk, az a sziluett egy sűrűn lakott csillagmező előttA kékes, 44 Ophiuchi csillag jelenléte számos fénykép bal alsó sarkában segít meghatározni a köd helyét az égen, és képet kapni a méretarányáról: a képeken látható mező általában körülbelül 2 fokot fed le, ami a Barnard 72 távolságában közel 20 fényévnek felel meg.
Ezek a hideg gáz- és porfelhők arra alkalmasak, hogy a jövő csillagainak bölcsődéiNagyon valószínű, hogy idővel a Barnard 72 anyagának egy része saját gravitációja alatt összeomlik, sűrű magokat hozva létre, amelyek végül új csillagokat gyújtanak be. Jelenleg számunkra ez elsősorban egy nagyszerű példa arra, hogyan képes a sötét anyag (a „nem világító” értelmében) szuggesztív formákat létrehozni az égen.
Barnard 228: egy másik sötét kígyó a Kígyók csillagképben
A kígyó alakja egy másik sötét ködhöz is kapcsolódik: Barnard 228, a Serpens (Kígyó) csillagképben találhatóA Barnard 72-vel ellentétben, amely az Ophiuchusban található, ez közvetlenül abban a csillagképben található, amelynek neve már a hüllőre utal.
A mélyég-felvételeken a Barnard 228 egy ...-ként jelenik meg. egy nagyon jellegzetes sötét folt, amely eltakarja a háttércsillagok fényétA por olyan sűrű, hogy alig engedi át a látható sugárzást, így a vizuális eredmény egyfajta fekete lyuk, csillagokkal tarkított háttér előtt.
Ez a köd egy egy új csillagkeletkezés lehetséges helyszínePont mint Barnard katalógusának többi része. A nagy gáz- és porsűrűség megteremti a szükséges feltételeket ahhoz, hogy az anyag elkezdjen összetapadni, lehűlni, és idővel egyre kompaktabb magokká omlani össze.
Bár az amatőrök számára csupán egy sötét, kevésbé érdekes területnek tűnhet, a csillagászok a Barnard 228-at és a hasonló objektumokat jelentősnek tartják. természetes laboratóriumok, ahol a csillagkeletkezés korai szakaszait tanulmányozhatjákInfravörös és rádiós megfigyelésekkel „átlátni” lehet a poron, és felfedezni, mi történik belül.
Az égbolton látható „sötét kígyók” gondolata összefügg azzal, ahogyan az ősi kultúrák értelmezték a csillaghalmazokat. Ahol mitológiai alakokat láttak, ma megkülönböztetjük őket A gáz, por és csillagok fizikai szerkezete életük különböző szakaszaiban, néha olyan szuggesztív sziluettekkel, mint egy kígyóé.
A Kígyó csillagkép és az Sh2-54 köd
A Serpens (Kígyó) csillagkép meglehetősen különös, mivel két részre oszlik: Serpens Caput (fej) és Serpens Cauda (farok)Ophiuchus választotta el őket. A görögök már ebben a csillagcsoportban egy kígyó alakját látták, amelyet egy mitológiai szereplő tartott a kezében.
A Serpens Cauda nevű farokrészben igazi kincs rejlik a csillagászok számára: az égbolt egy olyan régiója, amely a következőket tartalmazza: a Sas-köd, az Omega-köd és az Sh2-54-köd...többek között. Vagyis egy gázfelhőkkel, fiatal csillagok halmazaival és aktív csillagkeletkezési régiókkal teli terület.
Az Sh2-54 egy köd, amelyet Stewart Sharpless csillagász katalogizált az 1950-es években, egy több mint 300 ködöt tartalmazó lista részeként. Ez egy hatalmas gáz- és porfelhő, ahol új csillagok születnek, körülbelül 6.000 fényévnyire található tőlünk.
Látható fényben meglehetősen halvány és tompa, de infravörös tartományban nézve a kép teljesen megváltozik. Ezt egy lenyűgöző fénykép is bizonyítja, amelyet az Európai Déli Obszervatórium (ESO) VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) távcsövével készítettek. miriádnyi csillag álcázva egy lágy narancssárga fény mögött ami megvilágított por jelenlétét mutatja.
Az ilyen típusú képek azt mutatják be, hogy a különböző hullámhosszakon végzett megfigyeléseknek köszönhetően, Behatolhatunk a látható fényt blokkoló porrétegekbe ...és fedezze fel, mi történik ezeknek a csillagbölcsőknek a szívében. Az Sh2-54-ben például olyan fiatal csillagok rajai tárulnak fel, amelyek korábban szinte teljesen rejtve voltak.
Infravörös látás: egy „kígyólátás” a kozmosz felfedezéséhez
A kígyókkal való párhuzamok nem korlátozódnak a ködök alakjára vagy a csillagkép nevére. Sok kígyófaj fejlesztette ki a képes infravörös sugárzást érzékelni, hogy érzékelje zsákmánya hőjétegyfajta "hőlátás", amely előnyt biztosít számukra a sötétben.
Mi, emberek, tettünk valami hasonlót a csillagászattal: olyan eszközöket építettünk, amelyek képesek rá hogy befogja az infravörös fényt, amit a szemünk nem látEz lehetővé teszi számunkra, hogy átlássunk a kozmikus poron, és olyan régiókat tanulmányozzunk, amelyek a látható fényben gyakorlatilag átlátszatlanok.
Az Sh2-54 esetében az ESO VISTA teleszkópjának, amely egy 67 millió pixeles, infravörös tartományra rendkívül érzékeny kamerával van felszerelve, sikerült... hogy rendkívüli részletességgel feltérképezzük ezt a hatalmas ködötA kép a VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended) felmérés része, amely egy többéves projekt, melynek célja a Tejútrendszer egy nagy területének ismételt megfigyelése infravörös tartományban.
Ezeken a hullámhosszakon megfigyelve láthatjuk a fiatal csillagok és a forró gázterületek fényét. Jobban behatol a porrétegekbeolyan részleteket tárva fel, amelyek a hagyományos fényképeken egyszerűen nem látszanak. Ez különösen hasznos annak megértéséhez, hogyan alakulnak és fejlődnek a csillagok ezekben a hatalmas csillagbölcsődékben.
Valamilyen módon, az infravörös megfigyelés képességének fejlesztésével, Teleszkópjainkat továbbfejlesztett „kígyólátással” szereltük fel.képes „látni” a kozmikus por mögött megbúvó hőt és sugárzást. És ez az elképzelés közvetlenül elvezet minket a modern csillagászat egyik nagy főszereplőjéhez: a James Webb űrteleszkóphoz.
A Kígyó-köd a James Webb űrteleszkóp megfigyelései szerint
A James Webb űrteleszkóp (JWST) a Hubble utódja, amelyet ... napon bocsátottak fel. 2021. december 25-én, azzal a céllal, hogy az univerzumot elsősorban infravörös tartományban figyeljék megA NASA, az Európai Űrügynökség (ESA) és a Kanadai Űrügynökség (CSA) közös projektje, és James E. Webbről, a NASA Apollo program idején betöltött adminisztrátoráról kapta a nevét.
Amióta működésbe lépett, a Webb biztosította a látványos képek a kozmoszról és hatalmas értékű tudományos adatokSzámos megfigyelése közül a témával kapcsolatos egyik legszembetűnőbb a Kígyó-köd vagy Kígyófő néven ismert csillagkeletkezési régió tanulmányozása, amely a Kígyó csillagképben található.
Ebben az esetben nem egy sötét ködről beszélünk, mint a Barnard 72, hanem egy egy nagyon fiatal reflexiós köd, mindössze egy-két millió évesAz ilyen típusú ködök nem önmagukban világítanak, hanem a közeli vagy a beléjük ágyazott csillagok fényét verik vissza, ezért sok képen kékes vagy fehéres megjelenésűek.
A Webb által megfigyelt specifikus területet az úgynevezett Serpens NorthRégóta nagyon ígéretes régiónak tartották a Naphoz hasonló kis tömegű csillagok születésének tanulmányozása szempontjából. Szabad szemmel és a korábbi képeken számos szerkezete elmosódott foltként tűnt fel.
A Webb NIRCam közeli infravörös kamerájának köszönhetően egy példátlan tisztaságú kép erről a területrőlA képen tisztán láthatók a nagyon fiatal csillagok és a kialakulásukkal összefüggő gázszerkezetek. Ez a megfigyelés lehetővé tette a tudósok számára, hogy első alkalommal közvetlenül rögzítsenek egy régóta elméletileg megalapozott jelenséget: az összehangolt protocsillag-kiáramlásokat.
Protostelláris kiáramlások: gázsugarak rendeződnek el, mint egy ónos eső viharában
Egy csillag születésekor a körülötte lévő gáz- és poranyag a protocsillagra hullik, létrehozva egy... gyorsan forgó akkréciós korongA korong belsejében a mágneses mezők az anyag egy részét a pólusok felé tudják terelni, nagy sebességű bipoláris sugarak formájában kilövellve azt.
Ezek a fúvókák, az úgynevezett protostelláris kiáramlások vagy kiáramlásokEzek ütköznek a környező gázzal és porral, lökéshullámokat keltve, amelyek felmelegítik és gerjesztik az anyagot. A Webb-képeken ezek a területek a következőképpen jelennek meg: intenzív vörös színű szálak és foltok, a gerjesztett molekulák emissziójának jele a közeli infravörös tartományban.
Ami igazán figyelemre méltó a Webb által megfigyelt Kígyó-ködben, az az, hogy ezek a jetek Úgy tűnik, mindannyian ugyanabba az irányba hajlanakmint a szél által elsodort ónos esőből származó hópelyhek. Ez az együttállás arra utal, hogy az őket létrehozó protocsillagok közös eredetűek, egy összeomlott felhőből származnak, amelynek jól meghatározott forgástengelye van.
A csillagászok sokáig azt feltételezték, hogy amikor egy nagy molekuláris felhő összeomlik, és csillaghalmazt hoz létre, Mindegyikük hasonló spin-orientációt örököl.Azonban eddig nem sikerült ilyen közvetlen bizonyítékot szerezni erre az elképzelésre. Az egymáshoz igazodó sugarak vizuális feljegyzése az eredeti felhő dinamikájának „történeteként” szolgál.
A projekt felelőseinek szavaival élve, amit korábban úgy láttak, hogy elmosódott, rosszul definiált területek az alacsonyabb felbontású képeken Most éles, összehangolt kiáramlásokká vált, megerősítve, hogy egy régiót a fejlődésének egy nagyon különleges pillanatában figyelünk meg, ahogyan sok csillag szinte egyszerre gyullad be.
A fiatalos tükörkép ködfoltja és csillagászati jövője
Az Észak-Serpens régió egy rendkívül fiatal reflexiós köd...amelynek becsült kora egy és kétmillió év között van. Csillagászati értelemben ez gyakorlatilag egy szempillantás: a Nap például körülbelül 4.600 milliárd éves.
Mivel ilyen korai stádiumban van, a benne található csillagok közül sok még mindig jelen van. gázzal és porral borított protocsillagokés protoplanetáris korongjaik formálódási folyamatban vannak. Némelyikük elérheti a Napéhoz hasonló tömeget, míg mások a kis tömegű csillagok vagy akár a barna törpék tartományában maradnak.
A Webb-kép azt mutatja, hogy a por egyes területeken hogyan helyezkedik el. a visszaverődő csillagfény előtt, diffúz narancssárga fényt hozva létreEz arra utal, hogy továbbra is átfedő, átlátszatlan struktúrákat látunk, ami bonyolultabbá teszi a jelenet értelmezését, de nyomokat is ad az anyag 3D-s eloszlásáról.
Ez a köd kiváló kísérleti terepként szolgál annak tanulmányozására, hogyan hogyan szerveződnek a mágneses mezők, hogyan igazodnak a korongok, és hogyan aktiválódnak a jetek egyazon szülőfelhőből született csillagok populációjában. Ezek az izzó sugarak és szálak a régió belső dinamikájának egy-egy jelzői.
Várható, hogy idővel ezek közül a fiatal csillagok közül sok megtisztítja környezetét a gáztól és portól, és a reflexiós köd feloszlik. Ami ezután visszamarad, az egy fiatal csillaghalmaz, már kialakult csillagokkal és esetleg fejlődő bolygórendszerekkel, valami hasonló ahhoz, ami abban a környezetben történhetett, amelyben a saját Naprendszerünk kialakult.
A portól az élet kémiájáig: a következő lépés a Webb-felszereléssel
A Kígyó-köd lenyűgöző képei csak a kezdetet jelentik. A következő cél a Webb NIRSpec közeli infravörös spektrográfjának használata a következő célra: hogy részletesen elemezze ezen sötét abszorpciós felhők kémiai összetételét, molekuláris gázból és csillagközi porból képződik.
A hangsúly a hívásokon van illékony anyagok, olyan vegyületek, amelyek viszonylag alacsony hőmérsékleten szublimálnak, mint a fagyott víz az univerzumbanA szén-dioxid, a metán és különféle szerves molekulák példák az ilyen vegyületekre. Annak megértése, hogy ezek a vegyületek hogyan élik túl a csillag- és bolygókeletkezés folyamatát, kulcsfontosságú a bolygórendszerek kémiai történetének rekonstruálásához.
Azzal, hogy megfigyeltük ezen molekulák mennyiségét és eloszlását a protocsillagokban közvetlenül azelőtt, hogy protoplanetáris korongjaik formájaA csillagászok abban reménykednek, hogy kiderítik, vajon a Naprendszerünket létrehozó körülmények gyakoriak vagy inkább kivételesek a galaxisban.
Ez a fajta tanulmány lehetővé teszi az összefüggések feltárását a következők között: hideg molekuláris felhők, csillagkeletkezési régiók, mint például a Kígyó-köd, valamint az üstökösök, bolygók és légkörök végső összetétele fiatal bolygórendszerekben. A Webb által kapott minden egyes spektrum egyfajta „ujjlenyomat” az adott környezetekben jelen lévő kémiai összetételről.
Végső soron, ha tudjuk, hogy bizonyos vegyületek, például a víz vagy az összetett szerves molekulák mennyire gyakoriak, az segít megválaszolni az alapvető kérdéseket: Mekkora az esélye annak, hogy lakható bolygók alakuljanak ki, és ki tudja, hogy élet alakulhat ki a galaxis más sarkaiban?.
Ez az egész utazás, ettől a ponttól kezdve Sötét kígyók a Barnard 72-től és 228-tól a Serpens North-i párhuzamos kiáramlásokig és a Webb által feltárt kémiai összetételMegmutatja, hogy a csillagászatban egy egyszerű „ködös kígyó” képe valójában a jéghegy csúcsa a lenyűgöző fizikai és kémiai folyamatok között, amelyek jelenleg alakítják a Tejutat.
