Rumsonden Pioneer 10 lanserades den 3 mars, 1972. Efter en resa genom vårt solsystem, det kom in i rymden, på en bana som tar den till Aldebaran, en stjärna i stjärnbilden Oxen. Vad kommer Pioneer 10 att möta när den gör sin två miljoner år långa resa över interstellära rymden? Intet? Undvika? Fullständig svarthet?
I verkligheten, den stora tomheten som finns mellan solen och Aldebaran är inte alls tom. Den är fylld med damm och gaser, vad astronomer kallar interstellär materia. Ibland, denna interstellära materia samlas in på ett sådant sätt att den är synlig för jordbundna observatörer, antingen som ett glödande moln eller som en mörk siluett mot en ljusare bakgrund. Dessa moln är nebulosor. Ett enda sådant moln är en nebulosa, som är latin för "dimma" eller "moln".
Fram till 1900 -talet, astronomer använde termen nebulosa för att beskriva glödande, molnliknande objekt observerat från jorden. Dagens teleskop avslöjade mycket små detaljer om dessa föremål, men astronomer kunde se tillräckligt för att veta att dessa nebulosor kom i olika former. Några kallades spiraltåken ; andra kallades elliptiska nebulosor . Sedan, på 1920 -talet, Amerikanska astronomen Edwin Powell Hubble, med hjälp av det mest kraftfulla teleskopet på sin tid, upptäckte att många av föremålen tros vara vaga, otydliga moln var faktiskt galaxer. Specifikt, han observerade att Andromeda -spiraltåken faktiskt var en spiralgalax.
I dag, astronomer vet att galaxer och nebulosor är unika objekt med olika egenskaper. Men denna skillnad ensam är inte tillräckligt för att helt förklara vad nebulosor är och hur de fungerar. Denna artikel kommer att gå utöver den grundläggande definitionen för att ge en mer grundlig översikt av nebulosor - vad de är, vad de är gjorda av, var de finns och vad de gör. Vårt första steg är att förstå en nebulos plats i universums stora design.
Innehåll
För att förstå nebulosornas plats i universum, det är bra att tänka som en astronom. Astronomer förstår universum genom att organisera det i en serie "kapslade" nivåer. Nebulosor, som är enorma föremål i sig, uppta en nivå mitt i denna hierarki. Detta är sekvensen:Superkluster bildar den översta nivån, följt av kluster, galaxer, nebulosor, stjärnsystem, stjärnor, planeter och månar. Låt oss titta kort på var och en, med hjälp av illustrationen nedan som en guide.
Till sist, på en nivå av den kosmiska hierarkin som är svår att visa på vår skala, vi har planeter och månar - bara fläckar jämfört med nebulosor. Asteroider, kometer och meteoroider är ännu mindre, allt från små månar till stora stenar.
Nu när vi har en skala att arbeta med, låt oss undersöka de olika typerna av nebulosor mer detaljerat.
Astronomer klassificerar i allmänhet nebulosor i två stora kategorier - ljus och mörk . Ljusa nebulosor är tillräckligt nära de närliggande stjärnorna så att de lyser, även om metoden som de producerar den glöd beror på två faktorer. Den första är en nebulos närhet till stjärnan, och den andra är stjärnans temperatur. När en nebulosa är mycket nära en het stjärna, den kan absorbera stora mängder ultraviolett strålning. Detta värmer gasen till cirka 10, 000 Kelvin (9, 726 grader Celsius eller 17, 540 grader Fahrenheit). Vid sådana extrema temperaturer, vätgasen blir upphetsad och lyser med ett fluorescerande ljus. Astronomer hänvisar till denna typ av nebulosa som en utsläppsnebula . Stora nebulosan i Orion (M42) är en klassisk emissionsnebula.
Ibland, en nebulosa är längre bort från en stjärna eller så är stjärnan inte lika varm. I detta fall, dammet i det nebulära molnet reflekterar ljuset, ungefär som försvagat silver som reflekterar levande ljus. De flesta reflektionsnebula får en blåaktig färg eftersom partiklarna företrädesvis sprider blått ljus. Några, dock, reflektera starkt ljuset från stjärnan som lyser upp dem. Pleiadernas stjärnkluster i Oxen innehåller flera reflekterande nebulosor.
Mörka nebulosor är inte tillräckligt nära stjärnor för att bli upplysta. De syns bara när något
ljusare - ett stjärnkluster, till exempel - ger en bakgrund. Ibland, mörka nebulosor visas som körfält, gränder eller kulor inom ljusa nebulosor. Trifidnebulosan är en strålande rödemissionsnebula som tycks vara indelad i tre regioner av mörka dammgränder. Horsehead -nebulosan i Orion är också en mörk nebulosa, liksom det stora mörka bandet som delar Vintergatan i två längs dess längd.
Förutom att klassificeras antingen ljust eller mörkt, nebulosor får också namn. Charles Messier, en fransk astronom, började katalogisera icke-stjärniga objekt på 1700-talet. Istället för att använda namn, han använde siffror. Det första föremålet han listade var Krabbanebulosan i Oxen, som han betecknade Messier-1, eller M-1. Han utsåg ringtågen M-57. Galaxer gjorde också sin lista. Andromedagalaxen, det 31:e föremålet han spelade in, blev M-31. På 1800-talet, amatörastronomer gav vanliga namn till nästan alla Messier -föremål, utifrån hur de ser ut. Det är så namn som Hanteln nebulosan, hästhuvudnebulosan och uggelnebulosan gick in i det astronomiska lexikonet. Några nebulosor, som Orion -nebulosan, fick sitt namn efter stjärnbilden som de verkar vara en del av.
Några namn, dock, antyda den viktiga roll som nebulosor spelar i kosmos. På nästa sida, vi lär oss att nebulosor gör mer än att lysa vackert på natthimlen.
Klassificeringsschemat som beskrivs ovan, medan det är till hjälp, verkar antyda att en nebulosa är konstant och oföränderlig, finns i en stat för alltid. Detta är inte fallet. De olika ljusa och mörka nebulosorna representerar faktiskt olika stadier i stjärnutvecklingen. Låt oss undersöka denna evolutionära process för att förstå hur nebulosor fungerar som en vagga för stjärnbildning.
Mörka nebulosor:Frön planteras
Vi vet redan att nebulosor är moln med låg densitet. Vi vet också, intuitivt, att stjärnor är mycket täta föremål. Om en nebulosa ska fungera som födelseplats för stjärnor, då måste dess byggstenmaterial-dammpartiklar och väte och heliumgas-dras ihop och komprimeras till en relativt liten "kul" av materia. Som det visar sig, denna kondensationsprocess sker i olika regioner genom mörka nebulosor ( reflektionsnebel , också, som egentligen inte är något annat än mörka nebulosor som reflekterar ljuset från närliggande stjärnor).
Tyngdkraften är kraften som driver kondens. Som en kula av damm och gas dras ihop under sin egen tyngdkraft, den börjar krympa och dess kärna börjar kollapsa snabbare och snabbare. Detta gör att kärnan värms upp och roterar. I detta skede, det kondenserade materialet kallas a protostjärna . En nebulosa kan ha många protostjärnor, var och en är avsedd att vara ett individuellt stjärnsystem.
Vissa protostjärnor har mindre massa än vår sol. De är så små att de inte kan initiera de termonukleära reaktionerna som är så typiska för stjärnor. Även fortfarande, dessa föremål kan lysa svagt eftersom tyngdkraften får dem att fortsätta krympa, som frigör energi i processen. Astronomer märker dessa föremål bruna dvärgar som ett sätt att beskriva deras lilla storlek och relativt obetydliga effekt.
Andra protostjärnor är större, många gånger mer massiv än vår egen sol. Dessa stora protostar fortsätter att dra ihop sig, men i stället för att producera värme genom sammandragning ensam, de börjar omvandla väte till helium i en process som kallas termonukleär fusion . Vid denna tidpunkt, protostjärnfasen är över och en sann stjärna börjar bildas. Runt det är ett virvlande moln av kvarvarande damm och gas - själva materialet som kan bygga, under miljarder år, ett system av planeter och månar.
Emission Nebulae:A Star Is Born
När en protostjärna blir ett självstrålande objekt, drivs av sina egna termonukleära reaktioner, det blir en sann stjärna. Om det är massivt nog, en stjärna kan jonisera nebulosmaterialet, producerar ett område med fluorescens runt det. Den mörka nebulosan, lyser nu, blir en emissionsnebula.
En enda nebulosa kan fyllas med många nyfödda stjärnor. Ett bra exempel är Cone Nebula, i Monoceros enhörningen, ett område med aktiv stjärnbildning. Cone Nebula är en del av ett enormt moln av vätgas som vaggar många helt nya stjärnor, som varierar drastiskt i ljusstyrka eftersom många fortfarande är dolda i moln och damm. Den ljusaste stjärnan som är associerad med konstråken är S Monocerotos.
Nebulae kan också markera platsen för en stjärnas bortgång. På nästa sida, vi ska titta på hur det kan hända.
Det finns två typer av ljusa nebulosor som är associerade, inte med stjärnfödelse, men med stjärndöd. De första av dessa är planetära nebulosor , så kallade eftersom de är runda föremål som liknar planeter. En planetarisk nebulosa är den fristående yttre atmosfären hos en röd jätte stjärna, som är en av de sista etapperna i en medelstor stjärnas livscykel. Så här blir planetariska nebulosor:
Ett bra exempel på en planetarisk nebulosa är Eskimo -nebulosan, som ligger cirka 5, 000 ljusår från jorden i stjärnbilden Tvillingarna. Upptäcktes av William Herschel 1787, nebulosan får sitt namn eftersom, sett genom markbaserade teleskop, det liknar ett ansikte omgivet av en pälsparka. Parkan är faktiskt en ring av material som strömmar bort från en central, döende stjärna.
Om en stjärna är massiv nog, den dör inte som en röd jätte, men som en supernova. A supernova uppstår när en stjärna exploderar och slänger ut det mesta av sitt material i rymden. När en supernova involverar en binär, eller tvåstjärnigt system, det är känt som en Typ 1 supernova . När en supernova involverar en ensam stjärna, det är känt som en Typ 2 supernova .
I supernovor av typ 1, en stjärna i det binära systemet är en vit dvärg, en döende stjärna som har förbrukat nästan allt väte. Den vita dvärgen drar material från de yttre lagren av sin följeslagare. Detta material brinner i dvärgens yttre områden, får kärnan att värmas upp till extrema temperaturer. När den vita dvärgen konsumeras i en flyktig reaktion, det exploderar, fördriva dess rester i ett stort moln - en nebulosa. I genomsnitt, en supernova av typ 1 förekommer i en galax en gång vart 140:e år [källa:Ronan].
Typ 2 supernovor förekommer oftare, kanske var 91:e år i en galax [källa:Ronan]. I en supernova av typ 2, en enda stjärna upplever en plötslig kollaps. Kärnan i en sådan stjärna blir massivt tät - en tätt packad boll av neutroner. När resten av stjärnans material faller inåt under sin egen vikt, den träffar kärnan med sådan kraft att den "studsar" tillbaka utåt igen i en magnifik explosion. Denna explosion bildar en synlig nebulosa som lätt kan observeras från jorden.
Den bäst studerade supernova typ 2 är krabba-nebulosan, upptäcktes år 1054 av kinesiska och arabiska astronomer, som trodde att de tittade på en ny stjärna. "Stjärnan" blev ljusare under flera veckor och, i juli, kunde observeras i 23 dagar även på dagtid. Det förblev synligt för blotta ögat i ungefär två år. Supernova SN1987A, i det stora magellanska molnet, är en annan typ 2 -supernova som exploderade 1987. Dess nebulosa expanderade till diametern på jordens bana runt solen - 300 miljoner kilometer - på bara 10 timmar [källa:Ronan].
Du kanske tror att sådana upptäckter är sällsynta, men som vi kommer att se i nästa avsnitt, astronomer fortsätter att hitta nya nebulosor och ta reda på nya saker om nebulosor som har studerats i åratal.
Forskare fortsätter att utöka sin förståelse för även långt studerade nebulosor. De flesta av dessa framsteg beror på förbättringar av teleskop och annan observationsteknik. Hubble -teleskopet har avslöjat en stor detalj om nebulosor. Under 2005, rymdteleskopet fångade den mest detaljerade bilden av krabba -nebulosan i en av de största bilder som någonsin monterats av observatoriet. Och 2006, Spitzer-teleskopet (lanserades 2003 som Space Infrared Telescope) samlade aldrig tidigare sett data om Orion-nebulosan.
Spitzers infraröda öga hittade några 2, 300 skivor av planetbildande material som antingen var för små eller avlägsna för att ses av de flesta traditionella teleskop som skannar Orion inom det synliga området för det elektromagnetiska spektrumet. Spitzer avslöjade också cirka 200 "baby" -stjärnor som ännu inte hade utvecklat några planetdiskar [källa:NASA Jet Propulsion Laboratory].
Detta är de underverk som rymdsonder som Pioneer 10 kan stöta på när de färdas över galaxen. Utforskare av rymden, dock, får aldrig njuta av en förstahands glimt av nebulosor. Orion, närmaste stjärnfabrik till vår hemplanet, sitter ca 1, 450 ljusår från jorden.
För mer om nebulosor, astronomi och relaterade ämnen, ta en titt på länkarna på nästa sida.
Ursprungligen publicerat:18 juni 2008
Relaterade HowStuffWorks -artiklar
Fler fantastiska länkar
Källor
