Öist taevast vaadates märkame tavaliselt eredamad tähed, nähtavad planeedid või Linnutee piimjas vööndKuid kõigi nende eredate täppide vahel on peidus tõelised pärlid, mis esmapilgul märkamatuks jäävad. Üks uudishimulikumaid on niinimetatud "maduudu" – tumedate udukogude ja tähtede tekkepiirkondade kogum, mis oma kuju või asukoha tõttu meenutab taevas roomavat madu.
Selliste nimede taga nagu Barnard 72, Sh2-54 ehk Põhja-Mao udukogu On põnevaid lugusid sellest, kuidas tähed tekivad, kuidas me universumit erinevatel lainepikkustel näeme ja isegi kuidas kõige arenenumad teleskoobid, näiteks James Webbi teleskoop, kinnitavad teooriaid, mis on olnud aastakümneid olemas. Uurime rahulikult ja võimalikult arusaadavas keeles, mis on astronoomias "udune madu" ja miks see teadusringkondadele nii huvi pakub.
Tumedad udukogud: Linnutee varjatud pool
Ududest rääkides mõtleme tavaliselt suurtele erksavärvilistele gaasipilvedele, aga on olemas terve perekond udukogusid tumedad udukogud, mis ei paista, vaid pigem blokeerivad tähtede valgust taga. Need on tihedad tähtedevahelise gaasi ja tolmu piirkonnad, mis ilmuvad taevas mustade laikudena tihedalt asustatud täheväljade taustal.
Need tumedad udukogud pole kaugeltki pelgalt taevas olevad tühimikud, vaid külma aine varud, kus aja jooksul saavad sündida uued tähedTolm blokeerib nähtavat valgust, kuid selle sees toimuvad väga keerulised füüsikalised protsessid: gaasi kondenseerumine, gravitatsiooniline kokkuvarisemine ja paljudel juhtudel tähtede moodustumise algus.
Ameerika astronoom Edward Emerson Barnard pühendus 20. sajandi alguses kataloogima neid taevas olevaid „tumedaid laike”Tema töö tulemuseks oli nimekiri enam kui 180 objektist, mida tuntakse Barnardi udukogudena. Nende hulgas on kaks meie teema võtmetegelast: Barnard 72 ja Barnard 228, mis on seotud mao kujuga erinevates tähtkujudes.
Nende läbipaistmatute pilvede olemasolu selgitab, miks me galaktika tasandi teatud piirkondades näeme „Augud” ehk mustad siluetid tähtedega täidetud põldude keskelAsi pole selles, et seal midagi poleks, vaid hoopis vastupidi: tolmu on nii palju, et nähtav valgus sellest läbi ei pääse.
Barnard 72: Maduudukogu Ophiuchuses
Üks silmatorkavamaid tumedaid udukogusid on Barnard 72, tuntud ka kui Madu udukoguSee asub Ophiuchuse tähtkujus, Linnutee keskpunkti lähedal, taevapiirkonnas, mis on eriti rikas tähtede ja tähtede moodustumise piirkondade poolest.
Laia vaateväljaga fotodel jälgib see udukogu a Väga selge S-kujuline kõverjoon, mis paistab tähistaeva taustal silmaSee looklev siluett ongi toonud sellele hüüdnime Maduudu: see jätab mulje tumedast maost, mis roomab üle sagiva galaktilise tasapinna.
Hinnanguline kaugus Barnard 72-st on umbes 650 valgusaasta kaugusel MaastSee teeb sellest galaktilises mõttes suhteliselt lähedal asuva piirkonna. Selle lineaarne suurus on paar valgusaastat, seega räägime pika säriajaga piltidel kompaktsest, kuid hästi määratletud pilvest.
Kuna tegemist on tumeda udukoguga, ei kiirga see nähtavas vahemikus oma valgust. Meie näeme vaid selle siluett tihedalt asustatud tähevälja taustalPaljude fotode vasakus alanurgas oleva sinaka tähe 44 Ophiuchi olemasolu aitab seda udukogu taevas leida ja saada aimu ulatusest: nendel piltidel kujutatud väli katab tavaliselt umbes 2 kraadi, mis võrdub peaaegu 20 valgusaastaga Barnard 72 kaugusel.
Need külmad gaasi- ja tolmupilved on kandidaadid, millele võivad saada tuleviku tähtede lasteaiadOn väga tõenäoline, et aja jooksul variseb osa Barnard 72 materjalist omaenda gravitatsiooni mõjul kokku, tekitades tihedaid tuumasid, mis lõpuks süütavad uusi tähti. Praegu on see meie jaoks eelkõige suurepärane näide sellest, kuidas tumeaine ("mittehelendava" tähenduses) võib taevasse luua sugestiivseid kujundeid.
Barnard 228: veel üks tume madu Madude tähtkujus
Madu kuju näib olevat seotud ka teise tumeda udukoguga: Barnard 228, mis asub Serpensi (Mao) tähtkujusErinevalt Barnard 72-st, mis asub Ophiuchuses, asub see otse tähtkujus, mille nimi juba viitab roomajale.
Sügava taeva piltidel paistab Barnard 228 kui väga selgelt eristuv tume laik, mis blokeerib taustatähtede valgustTolm on nii tihe, et laseb nähtavat kiirgust vaevu läbi, seega on visuaalne tulemus omamoodi must auk tähtedega täidetud taustal.
Seda udukogu peetakse uue tähe tekkimise võimalik kohtTäpselt nagu teisedki Barnardi kataloogis. Selle suur gaasi ja tolmu tihedus loob vajalikud tingimused materjali kokkukleepumiseks, jahtumiseks ja aja jooksul kokkuvarisemiseks üha kompaktsemateks tuumadeks.
Kuigi amatöörile võib see tunduda lihtsalt tumeda ja huvipakkuva piirkonnana, peavad astronoomid Barnard 228 ja sarnaseid objekte olulisteks. looduslikud laborid, kus saab uurida tähtede tekkimise algstaadiumeInfrapuna- ja raadiovaatluste abil on võimalik tolmust "läbi näha" ja avastada, mis selle sees toimub.
See idee taevas olevatest „tumedatest madudest” on seotud sellega, kuidas iidsed kultuurid tõlgendasid täheparvi. Seal, kus nad nägid mütoloogilisi tegelasi, eristame tänapäeval Gaasi, tolmu ja tähtede füüsikalised struktuurid nende elu erinevates etappides, mõnikord sama sugestiivsete siluettidega nagu maol.
Madude tähtkuju ja Sh2-54 udukogu
Serpensi (Madu) tähtkuju on üsna omapärane, kuna see näib olevat jagatud kaheks osaks: Serpens Caput (pea) ja Serpens Cauda (saba)eraldas Ophiuchus. Juba kreeklased nägid selles tähtede rühmas mao kuju, mida mütoloogiline tegelane käes hoidis.
Sabaosas, Serpens Cauda's, peitub astronoomidele tõeline aare: taevaosa, mis majutab Kotkaudukogu, Omega udukogu ja Sh2-54 udukogu...teiste objektide hulgas. See tähendab ala, mis on täis gaasipilvi, noorte tähtede parvi ja aktiivseid tähtede tekkepiirkondi.
Sh2-54 on udukogu, mille astronoom Stewart Sharpless kataloogis 1950. aastatel osana enam kui 300 udukogu sisaldavast nimekirjast. See on suur gaasi- ja tolmupilv, kus sünnivad uued tähed, mis asub meist umbes 6.000 valgusaasta kaugusel.
Nähtavas valguses on selle välimus üsna nõrk ja tuhm, kuid infrapunakiirguses vaadates muutub pilt täielikult. Seda näitab Euroopa Lõunaobservatooriumi (ESO) VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) teleskoobiga tehtud vapustav foto. lugematu arv tähti, mis on maskeeritud pehme oranži kuma taha mis paljastab valgustatud tolmu olemasolu.
Sellised pildid näitavad, kuidas tänu erinevatel lainepikkustel tehtud vaatlustele Me suudame tungida läbi tolmukihtide, mis blokeerivad nähtavat valgust ja avastada, mis toimub nende tähtede lasteaedade südames. Näiteks Sh2-54-s paljastuvad nüüd noorte tähtede parved, mis varem olid peaaegu täielikult varjatud.
Infrapunanägemine: kosmose uurimiseks mõeldud „madunägemine”
Paralleelid madudega ei piirdu ainult udukogude kuju või tähtkuju nimega. Paljud maoliigid on arendanud välja võime tuvastada infrapunakiirgust, et tajuda oma saagi kuumustomamoodi "termiline nägemine", mis annab neile pimedas eelise.
Meie, inimesed, oleme astronoomiaga midagi sarnast teinud: oleme ehitanud instrumente, mis on võimelised püüdma infrapunavalgust, mida meie silmad ei näeSee võimaldab meil vaadata läbi kosmilise tolmu ja uurida piirkondi, mis on nähtava valguse käes praktiliselt läbipaistmatud.
Sh2-54 puhul on ESO VISTA teleskoop, mis on varustatud 67 miljoni pikslise infrapuna suhtes ülitundliku kaameraga, suutnud kaardistada seda suurt udukogu erakordselt detailseltPilt on osa VVVX uuringust (VISTA muutujad Via Láctea laiendatud lainepikkusel), mis on mitmeaastane projekt, mille eesmärk on korduvalt jälgida Linnutee suurt ala infrapunases spektris.
Nendel lainepikkustel vaatledes näeme noorte tähtede ja kuuma gaasi piirkondade valgust. See tungib paremini tolmukihtidessepaljastades detaile, mida traditsioonilistel fotodel lihtsalt ei näe. See on eriti kasulik tähtede moodustumise ja arengu mõistmiseks nendes tohututes tähekodudes.
Mingil moel, arendades seda võimet infrapunakiirguses jälgida, Oleme oma teleskoobid varustanud täiustatud "madunägemisega"...võimeline „nägema“ kosmilise tolmu taga peituvat kuumust ja kiirgust. Ja see idee viib meid otse ühe tänapäeva astronoomia suure peategelase juurde: James Webbi kosmoseteleskoobi juurde.
James Webbi kosmoseteleskoobi vaatluste põhjal Madu udukogu
James Webbi kosmoseteleskoop (JWST) on Hubble'i järeltulija ja see saadeti orbiidile 25. detsember 2021 eesmärgiga jälgida universumit peamiselt infrapunakiirgusesSee on NASA, Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) ja Kanada Kosmoseagentuuri (CSA) ühisprojekt ning on nime saanud James E. Webbi järgi, kes oli NASA administraator Apollo programmi aastatel.
Alates tegevuse alustamisest on Webb pakkunud suurejoonelised kosmosepildid ja tohutu väärtusega teadusandmedTema paljude tähelepanekute hulgas on üks silmatorkavamaid käsitletava teema puhul tema uurimus tähtede moodustumise piirkonnast, mida tuntakse Madu udukogu või Madu Peana ja mis asub Madu tähtkujus.
Sel juhul ei räägi me tumedast udukogust nagu Barnard 72, vaid väga noor peegeldusudukogu, mis on vaid ühe kuni kahe miljoni aasta vanuneSellised udukogud ei sära iseenesest, vaid peegeldavad lähedalasuvate tähtede või nende sees olevate tähtede valgust, mistõttu on nende välimus paljudel piltidel sinakas või valkjas.
Webbi poolt vaadeldav konkreetne piirkond on tuntud kui Serpens NorthSeda oli pikka aega peetud väga paljutõotavaks piirkonnaks Päikese-sarnaste väikese massiga tähtede sünni uurimiseks. Palja silmaga ja varasematel piltidel paistsid paljud selle struktuurid udusete laikudena.
Tänu Webbi NIRCami lähiinfrapunakaamerale selle piirkonna enneolematu selguse piltPilt näitab selgelt väga noori tähti ja nende tekkega seotud gaasistruktuure. See tähelepanek on võimaldanud teadlastel esimest korda otse jäädvustada pikka aega teoreetiliselt uuritud nähtust: joondatud prototähtede väljavoolud.
Protostellaarsed väljavoolud: gaasijoad joonduvad nagu lörtsitorm
Tähe sünni ajal langeb ümbritsev gaasi- ja tolmumaterjal prototähele, moodustades kiiresti pöörlev akretsiooniketasSelle ketta sees saavad magnetväljad suunata osa materjalist pooluste poole, väljutades selle kiirete bipolaarsete joadena.
Need joad, tuntud kui protostellar väljavoolud või väljavooludNeed põrkuvad ümbritseva gaasi ja tolmuga, tekitades lööklaineid, mis materjali kuumutavad ja ergastavad. Webbi piltidel paistavad need alad olevat intensiivse punase värvusega niidid ja täpid, ergastatud molekulide emissioonide signaal lähiinfrapunas.
Webbi poolt vaadeldud Madu udukogu puhul on tõeliselt tähelepanuväärne see, et need joad Nad kõik näivad kalduvat samas suunasnagu tuule poolt pühitud lörtsisaju lumehelbed. See joondumine viitab sellele, et neid genereerivatel prototähtedel on ühine päritolu kokkuvarisenud pilves, millel on täpselt määratletud pöörlemistelg.
Astronoomid olid juba ammu eeldanud, et kui suur molekulaarpilv variseb kokku, moodustades täheparve, Nad kõik kipuvad pärima sarnast spin-orientatsiooniKuid seni polnud sellele ideele otsest tõestust suudetud saada. Nende joondatud joade visuaalne salvestis toimib algse pilve dünaamika "ajaloo" kujul.
Projekti eest vastutajate sõnul oli see, mida varem peeti udused, halvasti piiritletud alad madalama eraldusvõimega piltidel Nüüd on see muutunud teravateks, joondatud väljavooludeks, mis kinnitavad, et me vaatleme piirkonda selle evolutsiooni väga konkreetsel hetkel, just nagu paljud tähed süttivad peaaegu üheskoos.
Nooruse peegelduse udukogu ja selle tähekujuline tulevik
Põhja-Serpensi piirkond on äärmiselt noor peegeldusudukoguhinnangulise vanusega üks kuni kaks miljonit aastat. Astronoomilises mõttes on see praktiliselt silmapilgutus: näiteks Päike on umbes 4.600 miljardit aastat vana.
Kuna see on nii varajases staadiumis, on paljud selles sisalduvad tähed endiselt olemas. gaasi ja tolmuga ümbritsetud prototähedja nende protoplanetaarsed kettad on moodustumise protsessis. Mõned neist võivad saavutada Päikese omaga sarnase massi, teised aga jäävad väikese massiga tähtede või isegi pruunide kääbuste hulka.
Webbi pilt näitab, kuidas tolm mõnes piirkonnas paikneb peegeldunud tähevalguse ees, luues hajusa oranži kumaSee näitab, et me näeme jätkuvalt kattuvaid läbipaistmatuid struktuure, mis lisab stseeni tõlgendamisele keerukust, aga annab ka vihjeid materjali jaotuse kohta 3D-s.
See udukogu on suurepärane katsealus uurimiseks, kuidas kuidas magnetväljad on organiseeritud, kuidas kettad joonduvad ja kuidas joad käivituvad samast vanempilvest sündinud tähtede populatsioonis. Igaüks neist helendavatest joadest ja niitidest on piirkonna sisemise dünaamika marker.
Eeldatakse, et aja jooksul puhastavad paljud neist noortest tähtedest oma ümbruse gaasist ja tolmust ning peegeldusudu hajub. Seejärel jääb alles noor täheparv, kus tähed on juba moodustunud ja planeedisüsteemid võivad areneda, midagi sarnast sellele, mis võis juhtuda keskkonnas, milles meie enda päikesesüsteem tekkis.
Tolmust elukeemiani: järgmine samm Webbiga
Maduudukogu vapustavad pildid on alles algus. Järgmine eesmärk on kasutada Webbi NIRSpec lähiinfrapunaspektrograafi, et nende tumedate neeldumispilvede keemilise koostise üksikasjalikuks analüüsimiseks, moodustunud molekulaarsest gaasist ja tähtedevahelisest tolmust.
Tähelepanu keskmes on kõned lenduvad ained, ühendid, mis sublimeeruvad suhteliselt madalatel temperatuuridelNagu külmunud vesi universumisSelliste ühendite näited on süsinikdioksiid, metaan ja mitmesugused orgaanilised molekulid. Planeedisüsteemide keemilise ajaloo rekonstrueerimisel on võtmetähtsusega mõista, kuidas need ühendid tähtede ja planeetide tekke protsessis ellu jäävad.
Jälgides nende molekulide arvukust ja jaotust prototähtedes vahetult enne nende tekkimist nende protoplanetaarsed kettad moodustavadAstronoomid loodavad välja selgitada, kas meie päikesesüsteemi tekkimisele kaasa aidanud tingimused on galaktikas tavalised või pigem erandlikud.
Selline uuring võimaldab luua seoseid külmad molekulaarpilved, tähtede moodustumise piirkonnad nagu Madu udukogu ning komeetide, planeetide ja atmosfääride lõplik koostis noortes planetaarsüsteemides. Iga Webbi poolt saadud spekter on omamoodi "sõrmejälg" nendes keskkondades esinevast keemilisest koostisest.
Lõppkokkuvõttes aitab teadmine, kui levinud on teatud ühendid, näiteks vesi või keerulised orgaanilised molekulid, meil vastata põhiküsimustele: Milline on tõenäosus, et tekivad elamiskõlblikud planeedid ja kes teab, elu galaktika teistes nurkades?.
Kogu see teekond, alates Barnard 72 ja 228 tumedad maod Serpens Northi joondatud väljavooludeni ja Webbi poolt paljastatud keemiline koostis.See näitab, kuidas astronoomias esinev lihtsa "udumao" pilt on tegelikult vaid jäämäe tipp põnevatest füüsikalistest ja keemilistest protsessidest, mis praegu Linnuteed kujundavad.
