Když se díváme na noční oblohu, obvykle si všimneme nejjasnější hvězdy, viditelné planety nebo mléčný pás Mléčné dráhyAle mezi všemi těmi jasnými body se skrývají skutečné skvosty, kterých si na první pohled nikdo nevšimne. Jedním z nejpodivnějších je takzvaná „hadí mlhovina“, soubor temných mlhovin a oblastí, kde se tvoří hvězdy, které svým tvarem nebo umístěním připomínají hada plazícího se po obloze.
Za jmény jako Barnard 72, Sh2-54 neboli Severní hadí mlhovina Existují fascinující příběhy o tom, jak vznikají hvězdy, jak vidíme vesmír na různých vlnových délkách, a dokonce i o tom, jak nejmodernější dalekohledy, jako je James Webb, potvrzují teorie, které existují po celá desetiletí. Pojďme se klidně a co nejpřístupnějším jazykem podívat na to, co je „mlhovinatý had“ v astronomii a proč je pro vědeckou komunitu tak zajímavý.
Temné mlhoviny: skrytá strana Mléčné dráhy
Když mluvíme o mlhovinách, obvykle si představíme velké oblaky jasně zbarveného plynu, ale existuje celá řada... temné mlhoviny, které nesvítí, ale spíše blokují světlo hvězd nachází se za nimi. Jsou to husté oblasti mezihvězdného plynu a prachu, které se na obloze jeví jako černé skvrny rýsující se proti hustě osídleným hvězdným polím.
Tyto temné mlhoviny zdaleka nejsou pouhými mezerami na obloze, jsou zásoby studené hmoty, kde se časem mohou zrodit nové hvězdyPrach blokuje viditelné světlo, ale uvnitř probíhají velmi složité fyzikální procesy: kondenzace plynu, gravitační kolaps a v mnoha případech i začátek tvorby hvězd.
Americký astronom Edward Emerson Barnard se na začátku 20. století věnoval katalogizovat tyto „tmavé skvrny“ na oblozeJeho práce vyústila v seznam více než 180 objektů, známých jako Barnardovy mlhoviny. Mezi nimi jsou dvě klíčové postavy našeho tématu: Barnard 72 a Barnard 228, související s postavou hada v různých souhvězdích.
Existence těchto neprůhledných oblaků vysvětluje, proč v určitých oblastech galaktické roviny vidíme „Díry“ nebo černé siluety uprostřed polí plných hvězdNení to tak, že by tam nic nebylo, ale právě naopak: je tam tolik prachu, že jím viditelné světlo nemůže proniknout.
Barnard 72: Hadí mlhovina v galaxii Hadonoše
Jednou z nejvýraznějších temných mlhovin je Barnard 72, známá také jako Hadí mlhovinaNachází se v souhvězdí Hadonoše, velmi blízko středu Mléčné dráhy, v oblasti oblohy obzvláště bohaté na hvězdy a oblasti, kde se tvoří hvězdy.
Na širokoúhlých fotografiích tato mlhovina sleduje Velmi jasná křivka ve tvaru písmene „S“, která vyniká na hvězdném pozadíTato klikatá silueta jí vynesla přezdívku Hadí mlhovina: vytváří dojem tmavého hada plazícího se po rušné galaktické rovině.
Odhadovaná vzdálenost od Barnardu 72 je přibližně 650 světelných let od ZeměDíky tomu je to z galaktického hlediska relativně blízká oblast. Její lineární velikost je několik světelných let, takže na snímcích s dlouhou expozicí hovoříme o kompaktním, ale dobře definovaném oblaku.
Jelikož je to temná mlhovina, nevyzařuje vlastní světlo ve viditelném rozsahu. To, co vidíme, je její silueta na pozadí hustě osídleného pole hvězdPřítomnost modravé hvězdy 44 Hadonoše v levém dolním rohu mnoha fotografií pomáhá lokalizovat tuto mlhovinu na obloze a získat představu o jejím měřítku: pole zobrazené na těchto snímcích obvykle pokrývá asi 2 stupně, což odpovídá téměř 20 světelným letům ve vzdálenosti Barnard 72.
Tyto studené oblaky plynu a prachu jsou kandidáty na to, aby se staly jeslí hvězd v budoucnostiJe velmi pravděpodobné, že časem se část materiálu v galaxii Barnard 72 zhroutí vlivem vlastní gravitace, což dá vzniknout hustým jádrům, která nakonec zapálí nové hvězdy. Prozatím je to pro nás především nádherný příklad toho, jak temná hmota (ve smyslu „nezářící“) může vytvářet na obloze sugestivní tvary.
Barnard 228: další temný had v souhvězdí Hada
Postava hada se také jeví jako spojená s jinou temnou mlhovinou: Barnard 228, nacházející se v souhvězdí Hada (Serpens)Na rozdíl od Barnarda 72, který se nachází v souhvězdí Hadonoše, se tato nachází přímo v souhvězdí, jehož název již odkazuje na plaza.
Na snímcích hlubokého vesmíru se Barnard 228 jeví jako velmi výrazná tmavá skvrna, která blokuje světlo hvězd v pozadíPrach je tak hustý, že sotva propouští viditelné záření, takže vizuálním výsledkem je jakási černá díra na pozadí posetém hvězdami.
Tato mlhovina je považována za možné místo vzniku nových hvězdStejně jako ostatní v Barnardově katalogu. Jeho vysoká hustota plynu a prachu vytváří nezbytné podmínky pro to, aby se materiál začal shlukovat, chladnout a časem se hroutit do stále kompaktnějších jader.
Ačkoli se amatérovi může jevit jako tmavá oblast bez většího zájmu, astronomové považují Barnard 228 a podobné objekty za významné. přírodní laboratoře, kde lze studovat raná stádia formování hvězdPomocí infračerveného a rádiového pozorování je možné „vidět skrz“ prach a objevovat, co se děje uvnitř.
Tato představa „temných hadů“ na obloze souvisí s tím, jak starověké kultury interpretovaly hvězdokupy. Tam, kde viděli mytologické postavy, dnes rozlišujeme fyzikální struktury plynu, prachu a hvězd v různých fázích jejich života, někdy se siluetami tak sugestivními, jako je silueta hada.
Souhvězdí Hada a mlhovina Sh2-54
Souhvězdí Hada (Serpens) je poměrně zvláštní, protože se jeví jako rozdělené na dvě části: Serpens Caput (hlava) a Serpens Cauda (ocas)odděleny Hadonošem. Řekové již v této skupině hvězd viděli tvar hada, kterého držela v rukou mytologická postava.
V ocasní oblasti, Serpens Cauda, se nachází skutečný poklad pro astronomy: oblast oblohy, která ukrývá Orlí mlhovina, mlhovina Omega a mlhovina Sh2-54...mimo jiné objekty. Tedy oblast plná plynových mraků, hvězdokup mladých hvězd a aktivních oblastí, kde dochází k tvorbě hvězd.
Sh2-54 je mlhovina katalogizovaná astronomem Stewartem Sharplessem v 50. letech 20. století jako součást seznamu více než 300 mlhovin. velký oblak plynu a prachu, kde se rodí nové hvězdy, která se nachází přibližně 6 000 světelných let od nás.
Ve viditelném světle je jeho vzhled poměrně slabý a matný, ale při pozorování v infračervené oblasti se obraz zcela změní. Odhaluje to úžasná fotografie pořízená dalekohledem VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) Evropské jižní observatoře (ESO). nespočet hvězd maskovaných za jemnou oranžovou září což odhaluje přítomnost osvětleného prachu.
Tyto typy snímků ukazují, jak díky pozorování na různých vlnových délkách, Můžeme proniknout vrstvami prachu, které blokují viditelné světlo a objevte, co se děje v srdci těchto hvězdných porodnic. Například v Sh2-54 se nyní odhalují roje mladých hvězd, které byly dříve téměř zcela skryty.
Infračervené vidění: „hadí vidění“ pro objevování vesmíru
Paralely s hady se neomezují pouze na tvar mlhovin nebo název souhvězdí. Mnoho druhů hadů si vyvinulo schopnost detekovat infračervené záření a vnímat teplo své kořistijakési „termální vidění“, které jim dává výhodu ve tmě.
My lidé jsme udělali něco podobného s astronomií: postavili jsme přístroje schopné zachytit infračervené světlo, které naše oči nevidíTo nám umožňuje dívat se skrz kosmický prach a studovat oblasti, které jsou ve viditelném světle prakticky neprůhledné.
V případě Sh2-54 se podařilo teleskopu ESO VISTA, vybavenému kamerou s rozlišením 67 milionů pixelů a vysokou citlivostí na infračervené záření, zmapovat tuto velkou mlhovinu v mimořádných detailechSnímek je součástí přehlídky VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), což je víceletý projekt zaměřený na opakované pozorování velké oblasti Mléčné dráhy v infračervené oblasti.
Pozorováním na těchto vlnových délkách můžeme vidět světlo mladých hvězd a oblastí horkého plynu. Dokáže lépe proniknout do vrstev prachuodhalující detaily, které se na tradičních fotografiích jednoduše neobjevují. To je obzvláště užitečné pro pochopení toho, jak se hvězdy v těchto obrovských hvězdných porodnicích tvoří a vyvíjejí.
Nějakým způsobem, rozvíjením této schopnosti pozorovat v infračerveném spektru, Naše dalekohledy jsme vybavili vylepšeným „hadím viděním“schopný „vidět“ teplo a záření skryté za kosmickým prachem. A tato myšlenka nás vede přímo k jednomu z velkých protagonistů moderní astronomie: vesmírnému dalekohledu Jamese Webba.
Hadí mlhovina pozorovaná vesmírným dalekohledem Jamese Webba
Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) je nástupcem Hubbleova teleskopu a byl vypuštěn dne 25. prosince 2021 s cílem pozorovat vesmír primárně v infračervené oblastiJedná se o společný projekt NASA, Evropské kosmické agentury (ESA) a Kanadské kosmické agentury (CSA) a je pojmenován po Jamesi E. Webbovi, administrátorovi NASA během let programu Apollo.
Od svého uvedení do provozu poskytuje Webb velkolepé snímky vesmíru a vědecká data obrovské hodnotyMezi jeho mnoha pozorováními je jedním z nejpozoruhodnějších v souvislosti s daným tématem studium oblasti, kde se tvoří hvězdy, známé jako Hadí mlhovina neboli Hlavní hadí mlhovina, která se nachází v souhvězdí Hada.
V tomto případě nemluvíme o temné mlhovině jako Barnard 72, ale o velmi mladá reflexní mlhovina, stará pouze jeden až dva miliony letTyto typy mlhovin nesvítí samy o sobě, ale odrážejí světlo blízkých hvězd nebo hvězd v nich obsažených, proto mají na mnoha snímcích namodralý nebo bělavý vzhled.
Konkrétní oblast pozorovaná Webbem je známá jako Hadí severDlouho byla považována za velmi slibnou oblast pro studium zrodu hvězd s nízkou hmotností, podobných Slunci. Pouhým okem a na předchozích snímcích se mnoho jejích struktur jevilo jako rozmazané skvrny.
Díky blízké infračervené kameře NIRCam od společnosti Webb, a obraz nebývalé jasnosti této oblastiSnímek jasně ukazuje velmi mladé hvězdy a plynové struktury spojené s jejich vznikem. Toto pozorování umožnilo vědcům poprvé přímo zachytit dlouho teoretizovaný jev: uspořádané protohvězdné výtoky.
Protostelární výtoky: proudy plynu uspořádané jako bouře se sněhem
Během zrodu hvězdy dopadá okolní plynný a prachový materiál na protohvězdu a vytváří rychle rotující akreční diskUvnitř tohoto disku mohou magnetická pole směrovat část materiálu k pólům a vytlačovat ho ve formě vysokorychlostních bipolárních trysek.
Tyto trysky, známé jako protohvězdné odtoky nebo odtokyDopadají na okolní plyn a prach a vytvářejí rázové vlny, které materiál zahřívají a budí. Na snímcích z teleskopu Webb se tyto oblasti jeví jako vlákna a skvrny intenzivní červené barvy, signál emisí z excitovaných molekul v blízké infračervené oblasti.
Na Hadí mlhovině pozorované teleskopem Webb je skutečně pozoruhodné, že tyto trysky... Zdá se, že všichni směřují stejným směremjako sněhové vločky z plískanice unášené větrem. Toto uspořádání naznačuje, že protohvězdy, které je generují, sdílejí společný původ v kolabujícím oblaku s dobře definovanou rotační osou.
Astronomové dlouho předpokládali, že když se velký molekulární mrak zhroutí a vytvoří hvězdokupu, Všechny mají tendenci dědit podobnou orientaci spinuDoposud však nebyl získán takový přímý důkaz této myšlenky. Vizuální záznam těchto uspořádaných výtrysek slouží jako „historie“ dynamiky původního mraku.
Podle slov těch, kteří projekt měli na starosti, to, co bylo dříve vnímáno jako rozmazané, špatně definované oblasti na snímcích s nižším rozlišením Nyní se z něj staly ostré, uspořádané výtoky, což potvrzuje, že pozorujeme oblast ve velmi specifickém okamžiku jejího vývoje, stejně jako mnoho hvězd, které se vznítí téměř současně.
Mlhovina mladistvého odrazu a její hvězdná budoucnost
Region Severní Serpens je extrémně mladá reflexní mlhovinas odhadovaným stářím mezi jedním a dvěma miliony let. Z astronomického hlediska je to prakticky mrknutí oka: Slunce je například staré asi 4.600 miliardy let.
Vzhledem k tomu, že se nachází v tak rané fázi vývoje, mnoho hvězd, které obsahuje, je stále protohvězdy obalené plynem a prachema jejich protoplanetární disky se právě formují. Některé z nich by mohly dosáhnout hmotností podobných Slunci, zatímco jiné zůstanou v kategorii hvězd s nízkou hmotností nebo dokonce hnědých trpaslíků.
Webbův snímek ukazuje, jak se prach v některých oblastech nachází před odraženým světlem hvězd, čímž vzniká difúzní oranžová zářeTo naznačuje, že i nadále vidíme překrývající se neprůhledné struktury, což ztěžuje interpretaci scény, ale také poskytuje vodítka o rozložení materiálu ve 3D.
Tato mlhovina slouží jako vynikající testovací platforma pro studium toho, jak jak jsou uspořádána magnetická pole, jak se disky zarovnávají a jak se spouštějí trysky v populaci hvězd zrozených ze stejného mateřského oblaku. Každý z těchto zářících výtrysek a vláken je ukazatelem vnitřní dynamiky oblasti.
Očekává se, že v průběhu času mnoho z těchto mladých hvězd zbaví své okolí plynu a prachu a reflexní mlhovina se rozptýlí. Zbude pak… mladá hvězdokupa s již vytvořenými hvězdami a pravděpodobně se vyvíjejícími planetárními systémy, něco podobného, co se mohlo stát v prostředí, ve kterém vznikla naše vlastní Sluneční soustava.
Od prachu k chemii života: další krok s Webbem
Ohromující snímky Hadí mlhoviny jsou jen začátkem. Dalším cílem je použít Webbův blízký infračervený spektrograf NIRSpec k... podrobně analyzovat chemické složení těchto tmavých absorpčních oblaků, tvořený molekulárním plynem a mezihvězdným prachem.
Důraz je kladen na hovory těkavé látky, sloučeniny, které sublimují při relativně nízkých teplotáchJako zmrzlá voda ve vesmíruOxid uhličitý, metan a různé organické molekuly jsou příklady takových sloučenin. Pochopení toho, jak tyto sloučeniny přežívají proces formování hvězd a planet, je klíčem k rekonstrukci chemické historie planetárních systémů.
Pozorováním množství a distribuce těchto molekul v protohvězdách těsně před jejich jejich protoplanetární disky se tvoříAstronomové doufají, že zjistí, zda jsou podmínky, které daly vzniknout naší Sluneční soustavě, v galaxii běžné, nebo spíše výjimečné.
Tento typ studie umožní navázat spojení mezi studené molekulární mraky, oblasti formování hvězd, jako je Hadí mlhovina, a konečné složení komet, planet a atmosfér v mladých planetárních systémech. Každé spektrum získané Webbem je jakýmsi „otiskem prstu“ chemie přítomné v těchto prostředích.
Znalost toho, jak běžné jsou určité sloučeniny, jako je voda nebo složité organické molekuly, nám v konečném důsledku pomáhá odpovědět na základní otázky: Jaká je šance na vznik obyvatelných planet a kdo ví, i života v jiných koutech galaxie?.
Celá tato cesta, od Tmaví hadi od Barnardu 72 a 228 k zarovnaným odtokům u Serpens North a chemie odhalená sondou WebbUkazuje, jak je obraz jednoduchého „mlhavého hada“ v astronomii ve skutečnosti špičkou ledovce fascinujících fyzikálních a chemických procesů, které právě teď utvářejí Mléčnou dráhu.
