När vi tittar på natthimlen lägger vi vanligtvis märke till ljusaste stjärnorna, synliga planeter eller Vintergatans mjölkiga bandMen gömda bland alla dessa ljusa punkter finns sanna guldkorn som går obemärkta förbi vid första anblicken. En av de mest märkliga är den så kallade "ormnebulosan", en samling mörka nebulosor och stjärnbildande regioner som, på grund av sin form eller plats, liknar en orm som slingrar sig över himlen.
Bakom namn som Barnard 72, Sh2-54 eller Nordliga Ormnebulosan Det finns fascinerande berättelser om hur stjärnor bildas, hur vi ser universum vid olika våglängder, och till och med hur de mest avancerade teleskopen, som James Webb, bekräftar teorier som har funnits i årtionden. Låt oss utforska, lugnt och på ett så lättillgängligt språk som möjligt, vad den "nebulösa ormen" är inom astronomin och varför den är av sådant intresse för forskarsamhället.
Mörka nebulosor: Vintergatans dolda sida
När vi pratar om nebulosor tänker vi vanligtvis på stora moln av färgglad gas, men det finns en hel familj av mörka nebulosor som inte lyser, utan snarare blockerar stjärnornas ljus belägna bakom. De är täta områden av interstellär gas och stoft som syns på himlen som svarta fläckar avbildade mot tätt befolkade stjärnfält.
Långt ifrån att bara vara luckor på himlen, är dessa mörka nebulosor förråd av kall materia där nya stjärnor kan födas med tidenStoftet blockerar synligt ljus, men inuti pågår mycket komplexa fysikaliska processer: gaskondensation, gravitationell kollaps och i många fall början på stjärnbildning.
Den amerikanske astronomen Edward Emerson Barnard ägnade sig i början av 1900-talet åt att katalogisera dessa "mörka fläckar" på himlenHans arbete resulterade i en lista med mer än 180 objekt, kända som Barnards nebulosor. Bland dem finns två nyckelfigurer i vårt ämne: Barnard 72 och Barnard 228, relaterad till ormens figur i olika konstellationer.
Förekomsten av dessa ogenomskinliga moln förklarar varför vi i vissa områden av det galaktiska planet ser "Hål" eller svarta silhuetter mitt i fält fulla av stjärnorDet är inte så att det inte finns något där, utan snarare tvärtom: det finns så mycket damm att synligt ljus inte kan tränga igenom det.
Barnard 72: Ormnebulosan i Ophiuchus
En av de mest slående mörka nebulosorna är Barnard 72, även känd som OrmnebulosanDen ligger i stjärnbilden Ophiuchus, mycket nära Vintergatans centrum, i ett område på himlen som är särskilt rikt på stjärnor och stjärnbildande regioner.
På vidvinkelfotografier spårar denna nebulosa en En mycket tydlig S-formad kurva som sticker ut mot den stjärnklara bakgrundenDen slingrande silhuetten är det som har gett den smeknamnet Ormnebulosan: den ger intrycket av en mörk orm som slingrar sig över det livliga galaktiska planet.
Det uppskattade avståndet från Barnard 72 är ungefär 650 ljusår från jordenDetta gör det till en relativt närliggande region i galaktiska termer. Dess linjära storlek är några ljusår, så vi talar om ett kompakt men väldefinierat moln i bilder med lång exponering.
Eftersom den är en mörk nebulosa avger den inte sitt eget ljus i det synliga området. Det vi ser är dess silhuett mot ett tätt befolkat stjärnfältNärvaron av den blåaktiga stjärnan 44 Ophiuchi i det nedre vänstra hörnet av många fotografier hjälper till att lokalisera denna nebulosa på himlen och att få en uppfattning om skalan: fältet som visas i dessa bilder täcker vanligtvis cirka 2 grader, motsvarande nästan 20 ljusår på avståndet till Barnard 72.
Dessa kalla moln av gas och stoft är kandidater att bli barnkammare för stjärnor i framtidenDet är mycket troligt att en del av materialet i Barnard 72 med tiden kommer att kollapsa under sin egen gravitation, vilket ger upphov till täta kärnor som så småningom kommer att antända nya stjärnor. För närvarande är det för oss främst ett magnifikt exempel på hur mörk materia (i betydelsen "icke-lysande") kan skapa suggestiva former på himlen.
Barnard 228: ytterligare en mörk orm i stjärnbilden Ormen
Ormens figur verkar också vara associerad med en annan mörk nebulosa: Barnard 228, belägen i stjärnbilden Serpens (Ormen)Till skillnad från Barnard 72, som finns i Ophiuchus, ligger denna direkt i stjärnbilden vars namn redan hänvisar till reptilen.
På djuphimlens bilder framträder Barnard 228 som en en mycket tydlig mörk fläck som blockerar ljuset från bakgrundsstjärnornaDammet är så tätt att det knappt släpper igenom synlig strålning, så det visuella resultatet är ett slags svart hål mot en bakgrund prickad med stjärnor.
Denna nebulosa anses vara en möjlig plats för ny stjärnbildningPrecis som andra i Barnards katalog. Dess höga densitet av gas och stoft skapar de nödvändiga förutsättningarna för att materialet ska börja klumpa ihop sig, svalna och med tiden kollapsa till alltmer kompakta kärnor.
Även om det för amatören helt enkelt kan verka som ett mörkt område utan större intresse, ser astronomer Barnard 228 och liknande objekt som betydelsefulla. naturliga laboratorier där de tidiga stadierna av stjärnbildning kan studerasMed infraröda och radioobservationer är det möjligt att "se igenom" dammet och upptäcka vad som händer inuti.
Denna idé om "mörka ormar" på himlen anknyter till hur forntida kulturer tolkade stjärnhopar. Där de såg mytologiska figurer skiljer vi idag Fysiska strukturer av gas, stoft och stjärnor i olika skeden av deras liv, ibland med silhuetter lika suggestiva som en orms.
Ormstjärnbilden och nebulosan Sh2-54
Stjärnbilden Serpens (Ormen) är ganska märklig eftersom den verkar uppdelad i två delar: Serpens Caput (huvudet) och Serpens Cauda (svansen)åtskilda av Ophiuchus. Redan grekerna såg i denna grupp av stjärnor formen av en orm som en mytologisk figur höll i sina händer.
I stjärtregionen, Serpens Cauda, ligger en sann skatt för astronomer: en region på himlen som hyser Örnnebulosan, Omeganebulosan och Sh2-54-nebulosan...bland andra objekt. Det vill säga ett område fullt av gasmoln, stjärnhopar och aktiva stjärnbildningsområden.
Sh2-54 är en nebulosa som katalogiserades av astronomen Stewart Sharpless på 1950-talet, som en del av en lista med över 300 nebulosor. Det är en ett stort moln av gas och stoft där nya stjärnor föds, belägen ungefär 6 000 ljusår från oss.
I synligt ljus är dess utseende ganska svagt och matt, men när den betraktas i infrarött förändras bilden helt. Ett fantastiskt fotografi taget med Europeiska sydobservatoriets (ESO) VISTA-teleskop (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) avslöjar detta. en myriad av stjärnor kamouflerade bakom ett mjukt orange sken vilket avslöjar närvaron av upplyst damm.
Den här typen av bilder visar hur, tack vare observationer vid olika våglängder, Vi kan tränga igenom lager av damm som blockerar synligt ljus och upptäck vad som händer i hjärtat av dessa stjärnbarnkammare. I Sh2-54, till exempel, avslöjas nu svärmar av unga stjärnor som tidigare var nästan helt dolda.
Infrarött syn: ett "ormsyn" för att utforska kosmos
Parallellerna med ormar är inte begränsade till nebulosornas form eller stjärnbildens namn. Många ormarter har utvecklat förmåga att detektera infraröd strålning för att uppfatta bytesdjurets värmeett slags "termisk syn" som ger dem en fördel i mörkret.
Vi människor har gjort något liknande med astronomin: vi har byggt instrument som kan att fånga infrarött ljus som våra ögon inte kan seDetta gör att vi kan se igenom kosmiskt stoft och studera områden som praktiskt taget är ogenomskinliga i synligt ljus.
När det gäller Sh2-54 har ESO:s VISTA-teleskop, utrustat med en 67 miljoner pixlars kamera som är mycket känslig för infrarött, lyckats att kartlägga denna stora nebulosa i utomordentlig detaljBilden är en del av VVVX-kartläggningen (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), ett flerårigt projekt som ägnar sig åt att upprepade gånger observera ett stort område av Vintergatan i infrarött.
Genom att observera vid dessa våglängder kan vi se ljuset från unga stjärnor och heta gasområden. Den kan tränga bättre in i dammlagervilket avslöjar detaljer som helt enkelt inte syns på traditionella fotografier. Detta är särskilt användbart för att förstå hur stjärnor bildas och utvecklas i dessa enorma stjärnbarnkammare.
På något sätt, genom att utveckla denna förmåga att observera i infrarött, Vi har utrustat våra teleskop med förbättrad "ormseende"kapabel att ”se” värmen och strålningen som är dold bakom kosmiskt stoft. Och denna idé leder oss direkt till en av de stora huvudpersonerna inom modern astronomi: James Webb-rymdteleskopet.
Ormnebulosan observerad av James Webb-rymdteleskopet
James Webb-rymdteleskopet (JWST) är efterföljaren till Hubble och sköts upp den 25 december 2021 med målet att observera universum främst i infraröttDet är ett gemensamt projekt mellan NASA, Europeiska rymdorganisationen (ESA) och Kanadensiska rymdorganisationen (CSA), och är uppkallat efter James E. Webb, NASA-administratör under Apollo-programmets år.
Sedan Webb togs i bruk har det tillhandahållit spektakulära bilder av kosmos och vetenskapliga data av enormt värdeBland hans många observationer är en av de mest slående för ämnet hans studie av en stjärnbildande region känd som Serpensnebulosan eller Serpens Main, belägen i stjärnbilden Serpens.
I det här fallet talar vi inte om en mörk nebulosa som Barnard 72, utan en en mycket ung reflektionsnebulosa, bara mellan en och två miljoner år gammalDen här typen av nebulosor lyser inte på egen hand, utan reflekterar ljuset från närliggande stjärnor eller stjärnor inbäddade i dem, därav deras blåaktiga eller vitaktiga utseende på många bilder.
Det specifika område som observeras av Webb är känt som Serpens NorthDet hade länge ansetts vara en mycket lovande region för att studera födelsen av stjärnor med låg massa, liknande solen. För blotta ögat och i tidigare bilder framstod många av dess strukturer som suddiga fläckar.
Tack vare Webbs NIRCam nära-infraröda kamera, en bild av oöverträffad klarhet i detta områdeBilden visar tydligt mycket unga stjärnor och gasstrukturer associerade med deras bildande. Denna observation har gjort det möjligt för forskare att för första gången direkt fånga ett länge teoretiserat fenomen: uppradade protostellära utflöden.
Protostellära utflöden: gasstrålar uppradade som en snöblandad storm
Under en stjärnas födelse faller omgivande gas och stoft på protostjärnan och bildar en snabbt roterande ackretionsskivaInuti den skivan kan magnetfält kanalisera en del av materialet mot polerna och utstöta det i form av höghastighetsbipolära strålar.
Dessa jetplan, kända som protostellära utflöden eller utflödenDe träffar omgivande gas och stoft, vilket producerar chockvågor som värmer och exciterar materialet. På Webb-bilderna framstår dessa områden som filament och fläckar med intensiv röd färg, signal för emissioner från exciterade molekyler i det nära infraröda området.
Det som är verkligt anmärkningsvärt med Ormnebulosan som observerats av Webb är att dessa jetstrålar De verkar alla luta åt samma hållsom snöflingor från en snöblandat regn som sveps med av vinden. Denna uppriktning tyder på att protostjärnorna som genererar dem delar ett gemensamt ursprung i ett kollapsat moln med en väldefinierad rotationsaxel.
Astronomer hade länge antagit att när ett stort molekylärt moln kollapsar och bildar en stjärnhop, De tenderar alla att ärva en liknande spinnorienteringEmellertid har sådana direkta bevis för denna idé inte erhållits fram till nu. Den visuella registreringen av dessa uppradade jetstrålar fungerar som en "historia" av det ursprungliga molnets dynamik.
Med de ansvariga för projektets ord, vad som tidigare sågs som suddiga, dåligt definierade områden i bilder med lägre upplösning Det har nu blivit skarpa, linjerade utflöden, vilket bekräftar att vi observerar en region vid ett mycket specifikt ögonblick i dess utveckling, precis som många stjärnor antänds nästan samtidigt.
En nebulosa av ungdomlig reflektion och dess stjärnframtid
North Serpens-regionen är en extremt ung reflektionsnebulosamed en uppskattad ålder på mellan en och två miljoner år. Astronomiskt sett är detta praktiskt taget en ögonblick: solen är till exempel cirka 4.600 miljarder år gammal.
Eftersom den befinner sig i ett så tidigt skede är många av stjärnorna den innehåller fortfarande protostjärnor omslutna av gas och stoftoch deras protoplanetära skivor håller på att bildas. Vissa av dem skulle kunna nå massor liknande solens, medan andra kommer att förbli inom räckvidden för stjärnor med låg massa eller till och med bruna dvärgar.
Webb-bilden visar hur dammet, i vissa områden, finns framför det reflekterade stjärnljuset, vilket skapar ett diffust orange skenDetta indikerar att vi fortsätter att se överlappande ogenomskinliga strukturer, vilket ökar komplexiteten i tolkningen av scenen men också ger ledtrådar om materialfördelningen i 3D.
Denna nebulosa fungerar som en utmärkt testbädd för att studera hur hur magnetfälten är organiserade, hur skivorna är inriktade och hur strålarna utlöses i en population av stjärnor som fötts från samma modermoln. Var och en av dessa glödande strålar och filament är en markör för regionens interna dynamik.
Det förväntas att många av dessa unga stjärnor med tiden kommer att rena sin omgivning från gas och stoft, och reflektionsnebulosan kommer att försvinna. Det som då kommer att finnas kvar kommer att vara en ung stjärnhop, med stjärnor som redan bildats och möjligen utvecklande planetsystem, något liknande vad som kan ha hänt i den miljö där vårt eget solsystem bildades.
Från damm till livets kemi: nästa steg med Webb
De fantastiska bilderna av Ormnebulosan är bara början. Nästa mål är att använda Webbs NIRSpec nära-infraröda spektrograf för att att i detalj analysera den kemiska sammansättningen av dessa mörka absorptionsmoln, bildad av molekylär gas och interstellärt stoft.
Fokus ligger på samtalen flyktiga ämnen, föreningar som sublimerar vid relativt låga temperaturer, som fruset vatten i universumKoldioxid, metan och olika organiska molekyler är exempel på sådana föreningar. Att förstå hur dessa föreningar överlever processen för stjärn- och planetbildning är nyckeln till att rekonstruera planetsystemens kemiska historia.
Genom att observera förekomsten och fördelningen av dessa molekyler i protostjärnor strax innan de deras protoplanetära skivor bildasAstronomer hoppas kunna ta reda på om de förhållanden som gav upphov till vårt solsystem är vanliga eller snarare exceptionella i galaxen.
Denna typ av studie gör det möjligt att etablera kopplingar mellan kalla molekylmoln, stjärnbildande regioner som Ormnebulosan och den slutliga sammansättningen av kometer, planeter och atmosfärer i unga planetsystem. Varje spektrum som Webb erhåller är ett slags "fingeravtryck" av den kemi som finns i dessa miljöer.
I slutändan hjälper det oss att besvara grundläggande frågor om hur vanliga vissa föreningar, såsom vatten eller komplexa organiska molekyler, är: Hur stor är chansen att beboeliga planeter bildas och, vem vet, liv i andra hörn av galaxen?.
Hela denna resa, från Mörka ormar från Barnard 72 och 228 till de linjerade utflödena vid Serpens North och den kemi som avslöjats av WebbDen visar hur bilden av en enkel "nebulos orm" inom astronomin faktiskt är toppen av isberget av de fascinerande fysikaliska och kemiska processer som formar Vintergatan just nu.
