Când privim cerul nopții, observăm de obicei cele mai strălucitoare stele, planetele vizibile sau banda lăptoasă a Căii LacteeÎnsă ascunse printre toate acele puncte luminoase se află adevărate nestemate care trec neobservate la prima vedere. Una dintre cele mai curioase este așa-numita „nebuloasă a șarpelui”, o colecție de nebuloase întunecate și regiuni de formare a stelelor care, datorită formei sau amplasării lor, seamănă cu un șarpe care se strecoară pe cer.
În spatele unor nume precum Barnard 72, Sh2-54 sau Nebuloasa Șarpelui de Nord Există povești fascinante despre cum se formează stelele, cum vedem universul la diferite lungimi de undă și chiar despre cum cele mai avansate telescoape, precum James Webb, confirmă teorii care există de zeci de ani. Să explorăm, cu calm și în cel mai accesibil limbaj posibil, ce este „șarpele nebulos” în astronomie și de ce este de un asemenea interes pentru comunitatea științifică.
Nebuloase întunecate: partea ascunsă a Căii Lactee
Când vorbim despre nebuloase, ne gândim de obicei la nori mari de gaz viu colorat, dar există o întreagă familie de nebuloase întunecate care nu strălucesc, ci mai degrabă blochează lumina stelelor situate în spate. Sunt regiuni dense de gaz și praf interstelar care apar pe cer ca pete negre conturate pe fundalul unor câmpuri stelare dens populate.
Departe de a fi simple goluri pe cer, aceste nebuloase întunecate sunt depozite de materie rece unde, în timp, se pot naște noi stelePraful blochează lumina vizibilă, dar în interior au loc procese fizice foarte complexe: condensarea gazelor, colapsul gravitațional și, în multe cazuri, începutul formării stelelor.
Astronomul american Edward Emerson Barnard s-a dedicat la începutul secolului al XX-lea... să catalogheze aceste „pete întunecate” de pe cerMunca sa a dus la o listă de peste 180 de obiecte, cunoscute sub numele de Nebuloase Barnard. Printre acestea se numără două figuri cheie în subiectul nostru: Barnard 72 și Barnard 228, legată de figura șarpelui în diferite constelații.
Existența acestor nori opaci explică de ce, în anumite zone ale planului galactic, vedem „Găuri” sau siluete negre în mijlocul câmpurilor pline de steleNu e că nu ar fi nimic acolo, ci chiar opusul: este atât de mult praf încât lumina vizibilă nu-l poate străpunge.
Barnard 72: Nebuloasa Șarpelui din Ophiuchus
Una dintre cele mai izbitoare nebuloase întunecate este Barnard 72, cunoscută și sub numele de Nebuloasa ȘarpeluiEste situată în constelația Ophiuchus, foarte aproape de centrul Căii Lactee, într-o zonă a cerului deosebit de bogată în stele și regiuni de formare a stelelor.
În fotografiile cu câmp larg, această nebuloasă trasează o O curbă foarte clară în formă de „S” care iese în evidență pe fundalul înstelatAceastă siluetă sinuoasă este ceea ce i-a adus porecla de Nebuloasă Șarpe: dă impresia unui șarpe întunecat care se târăște pe planul galactic agitat.
Distanța estimată de la Barnard 72 este de aproximativ La 650 de ani-lumină de PământAceasta o face o regiune relativ apropiată din punct de vedere galactic. Dimensiunea sa liniară este de câțiva ani-lumină, așadar vorbim despre un nor compact, dar bine definit în imaginile cu expunere lungă.
Fiind o nebuloasă întunecată, nu emite lumină proprie în domeniul vizibil. Ceea ce vedem este siluetă pe fundalul unui câmp dens populat de stelePrezența stelei albăstrui 44 Ophiuchi în colțul stânga jos al multor fotografii ajută la localizarea acestei nebuloase pe cer și la formarea unei idei despre scară: câmpul prezentat în aceste imagini acoperă de obicei aproximativ 2 grade, echivalentul a aproape 20 de ani-lumină la distanța de Barnard 72.
Acești nori reci de gaz și praf sunt candidați să devină pepiniere de stele în viitorEste foarte probabil ca, în timp, o parte din materialul din Barnard 72 să se prăbușească sub propria gravitație, dând naștere unor nuclee dense care, în cele din urmă, vor aprinde noi stele. Deocamdată, pentru noi, este în primul rând un exemplu magnific al modului în care materia întunecată (în sensul de „neluminoasă”) poate crea forme sugestive pe cer.
Barnard 228: un alt șarpe întunecat din constelația Șarpelui
Figura șarpelui apare și asociată cu o altă nebuloasă întunecată: Barnard 228, situată în constelația Serpens (Șarpele)Spre deosebire de Barnard 72, care se află în Ophiuchus, aceasta este situată direct în constelația al cărei nume se referă deja la reptilă.
În imaginile cu cerul adânc, Barnard 228 apare ca o o pată întunecată foarte distinctă care blochează lumina stelelor din fundalPraful este atât de dens încât abia lasă să treacă radiațiile vizibile, așa că rezultatul vizual este un fel de gaură neagră pe un fundal presărat cu stele.
Această nebuloasă este considerată o posibil loc de formare a unor noi steleLa fel ca altele din catalogul lui Barnard. Densitatea sa mare de gaz și praf creează condițiile necesare pentru ca materialul să înceapă să se aglomereze, să se răcească și, în timp, să se prăbușească în nuclee din ce în ce mai compacte.
Deși pentru un amator poate părea pur și simplu o regiune întunecată de puțin interes, astronomii consideră Barnard 228 și obiecte similare ca fiind semnificative. laboratoare naturale unde pot fi studiate etapele timpurii ale formării stelelorCu observații în infraroșu și radio, este posibil să „vezi prin” praf și să descoperi ce se întâmplă în interior.
Această idee de „șerpi întunecați” pe cer se leagă de modul în care culturile antice interpretau roiurile stelare. Acolo unde vedeau figuri mitologice, astăzi distingem structurile fizice ale gazului, prafului și stelelor în diferite etape ale vieții lor, uneori cu siluete la fel de sugestive precum cea a unui șarpe.
Constelația Șarpelui și nebuloasa Sh2-54
Constelația Serpens (Șarpele) este destul de particulară deoarece pare împărțită în două părți: Serpens Caput (capul) și Serpens Cauda (coada)separate de Ophiuchus. Grecii vedeau deja în acest grup de stele forma unui șarpe pe care un personaj mitologic îl ținea în mâini.
În regiunea cozii, Serpens Cauda, se află o adevărată comoară pentru astronomi: o regiune a cerului care adăpostește Nebuloasa Vulturul, Nebuloasa Omega și Nebuloasa Sh2-54...printre alte obiecte. Adică o zonă plină de nori de gaz, roiuri de stele tinere și regiuni active de formare a stelelor.
Sh2-54 este o nebuloasă catalogată de astronomul Stewart Sharpless în anii 1950, ca parte a unei liste de peste 300 de nebuloase. Este o nor mare de gaz și praf unde se nasc noi stele, situată la aproximativ 6.000 de ani-lumină distanță de noi.
În lumina vizibilă, aspectul său este destul de slab și tern, dar când este privit în infraroșu, imaginea se schimbă complet. O fotografie uimitoare realizată cu telescopul VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) al Observatorului European Sudic (ESO) dezvăluie acest lucru. o multitudine de stele camuflate în spatele unei străluciri portocalii blânde care relevă prezența prafului iluminat.
Aceste tipuri de imagini demonstrează cum, datorită observării la diferite lungimi de undă, Putem penetra straturile de praf care blochează lumina vizibilă și descoperiți ce se întâmplă în inima acestor pepiniere stelare. În Sh2-54, de exemplu, roiuri de stele tinere care anterior erau aproape complet ascunse sunt acum dezvăluite.
Vedere în infraroșu: o „vedere de șarpe” pentru explorarea cosmosului
Paralelele cu șerpii nu se limitează la forma nebuloaselor sau la numele constelației. Multe specii de șerpi au dezvoltat... capacitatea de a detecta radiațiile infraroșii pentru a percepe căldura prăzii saleun fel de „vedere termică” care le oferă un avantaj în întuneric.
Noi, oamenii, am făcut ceva similar cu astronomia: am construit instrumente capabile să pentru a capta lumina infraroșie pe care ochii noștri nu o pot vedeaAcest lucru ne permite să privim prin praful cosmic și să studiem regiuni care sunt practic opace în lumina vizibilă.
În cazul lui Sh2-54, telescopul VISTA al ESO, echipat cu o cameră de 67 de milioane de pixeli, extrem de sensibilă la infraroșu, a reușit să cartografieze această mare nebuloasă în detalii extraordinareImaginea face parte din studiul VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), un proiect multianual dedicat observării repetate a unei zone extinse a Căii Lactee în infraroșu.
Observând la aceste lungimi de undă, putem vedea lumina provenind de la stelele tinere și regiunile cu gaze fierbinți. Poate pătrunde mai bine în straturile de prafdezvăluind detalii care pur și simplu nu apar în fotografiile tradiționale. Acest lucru este util în special pentru a înțelege modul în care se formează și evoluează stelele în aceste enorme pepiniere stelare.
Într-un fel, prin dezvoltarea acestei abilități de a observa în infraroșu, Ne-am echipat telescoapele cu o „vedere de șarpe” îmbunătățităcapabil să „vadă” căldura și radiațiile ascunse în spatele prafului cosmic. Și această idee ne conduce direct la unul dintre marii protagoniști ai astronomiei moderne: telescopul spațial James Webb.
Nebuloasa Șarpelui, așa cum a fost observată de Telescopul Spațial James Webb
Telescopul spațial James Webb (JWST) este succesorul lui Hubble și a fost lansat pe... 25 decembrie 2021, cu scopul de a observa universul în principal în infraroșuEste un proiect comun al NASA, Agenției Spațiale Europene (ESA) și Agenției Spațiale Canadiene (CSA) și este numit după James E. Webb, administrator NASA în timpul programului Apollo.
De când a devenit operațional, Webb a oferit imagini spectaculoase ale cosmosului și date științifice de o valoare enormăPrintre numeroasele sale observații, una dintre cele mai izbitoare pentru subiectul în cauză este studiul său asupra unei regiuni de formare a stelelor cunoscute sub numele de Nebuloasa Șarpelui sau Șarpele Principal, situată în constelația Șarpelui.
În acest caz, nu vorbim despre o nebuloasă întunecată precum Barnard 72, ci despre o o nebuloasă de reflexie foarte tânără, cu o vechime cuprinsă între un milion și două milioane de aniAceste tipuri de nebuloase nu strălucesc singure, ci reflectă lumina stelelor din apropiere sau a stelelor încorporate în ele, de unde și aspectul lor albăstrui sau albicios în multe imagini.
Zona specifică observată de Webb este cunoscută sub numele de Șarpele NordMultă vreme a fost considerată o regiune foarte promițătoare pentru studierea nașterii stelelor cu masă mică, similare Soarelui. Cu ochiul liber și în imaginile anterioare, multe dintre structurile sale apăreau ca pete neclare.
Datorită camerei Webb NIRCam în infraroșu apropiat, o imagine de o claritate fără precedent a acestei zoneImaginea prezintă clar stele foarte tinere și structurile de gaz asociate cu formarea lor. Această observație le-a permis oamenilor de știință să surprindă direct, pentru prima dată, un fenomen teoretizat de mult timp: fluxurile protostelare aliniate.
Evacuari protostelare: jeturi de gaz aliniate ca o furtună cu lapoviță
În timpul nașterii unei stele, gazul și praful din jur cad pe protostea, formând o disc de acreție care se rotește rapidÎn interiorul discului respectiv, câmpurile magnetice pot canaliza o parte din material către poli, expulzându-l sub formă de jeturi bipolare de mare viteză.
Aceste jeturi, cunoscute sub numele de ieșiri sau fluxuri protostelareAcestea impactează gazul și praful din jur, producând unde de șoc care încălzesc și excită materialul. În imaginile Webb, aceste zone apar ca filamente și pete de culoare roșie intensă, semnal al emisiilor de la molecule excitate în infraroșu apropiat.
Ceea ce este cu adevărat remarcabil la Nebuloasa Șarpelui observată de Webb este faptul că aceste jeturi Toți par să încline în aceeași direcțieprecum fulgii de zăpadă dintr-o furtună cu lapoviță măturată de vânt. Această aliniere sugerează că protostelele care le generează au o origine comună într-un nor colapsat cu o axă de rotație bine definită.
Astronomii presupuseseră de mult timp că atunci când un nor molecular mare se prăbușește pentru a forma un roi de stele, Toate tind să moștenească o orientare de spin similarăTotuși, până acum, o astfel de dovadă directă a acestei idei nu a fost obținută. Înregistrarea vizuală a acestor jeturi aliniate acționează ca o „istorie” a dinamicii norului original.
În cuvintele celor responsabili de proiect, ceea ce anterior era văzut ca zone neclare, prost definite în imagini cu rezoluție mai mică Acum s-a transformat în fluxuri ascuțite, aliniate, confirmând că observăm o regiune într-un moment foarte particular al evoluției sale, la fel cum multe stele se aprind aproape la unison.
O nebuloasă a reflecției tinerești și viitorul său stelar
Regiunea Șerpilor de Nord este o nebuloasă de reflexie extrem de tânărăcu o vârstă estimată între unu și două milioane de ani. În termeni astronomici, aceasta este practic o clipire: Soarele, de exemplu, are aproximativ 4.600 miliarde de ani.
Fiind într-un stadiu atât de incipient, multe dintre stelele pe care le conține sunt încă protostele învăluite în gaz și prafiar discurile lor protoplanetare sunt în proces de formare. Unele dintre ele ar putea atinge mase similare cu cea a Soarelui, în timp ce altele vor rămâne în gama stelelor cu masă mică sau chiar a piticelor brune.
Imaginea lui Webb arată cum este localizat praful, în unele zone. înaintea luminii stelelor reflectate, creând o strălucire portocalie difuzăAcest lucru indică faptul că continuăm să vedem structuri opace suprapuse, ceea ce adaugă complexitate interpretării scenei, dar oferă și indicii despre distribuția materialului în 3D.
Această nebuloasă servește drept un excelent banc de testare pentru studierea modului în care cum sunt organizate câmpurile magnetice, cum se aliniază discurile și cum sunt declanșate jeturile într-o populație de stele născute din același nor părinte. Fiecare dintre aceste jeturi și filamente strălucitoare este un marker al dinamicii interne a regiunii.
Se așteaptă ca, în timp, multe dintre aceste stele tinere să își curețe împrejurimile de gaz și praf, iar nebuloasa de reflexie se va disipa. Ceea ce va rămâne atunci va fi o roi de stele tinere, cu stele deja formate și posibil sisteme planetare în evoluție, ceva similar cu ceea ce s-ar fi putut întâmpla în mediul în care s-a format propriul nostru Sistem Solar.
De la praf la chimia vieții: următorul pas cu Webb
Imaginile uimitoare ale Nebuloasei Șarpe sunt doar începutul. Următorul obiectiv este de a utiliza spectrograful NIRSpec în infraroșu apropiat al lui Webb pentru a... pentru a analiza în detaliu compoziția chimică a acestor nori întunecați de absorbție, formată din gaz molecular și praf interstelar.
Accentul se pune pe apeluri substanțe volatile, compuși care sublimează la temperaturi relativ scăzuteCa apă înghețată în universDioxidul de carbon, metanul și diverse molecule organice sunt exemple de astfel de compuși. Înțelegerea modului în care acești compuși supraviețuiesc procesului de formare a stelelor și planetelor este esențială pentru reconstituirea istoriei chimice a sistemelor planetare.
Prin observarea abundenței și distribuției acestor molecule în protostele chiar înainte ca acestea să discurile lor protoplanetare se formeazăAstronomii speră să afle dacă condițiile care au dat naștere Sistemului nostru Solar sunt comune sau mai degrabă excepționale în galaxie.
Acest tip de studiu va permite stabilirea unor conexiuni între nori moleculari reci, regiuni de formare a stelelor precum Nebuloasa Șarpelui și compoziția finală a cometelor, planetelor și atmosferei în sistemele planetare tinere. Fiecare spectru obținut de Webb este un fel de „amprentă” a chimiei prezente în acele medii.
În cele din urmă, cunoașterea gradului de răspândire a anumitor compuși, cum ar fi apa sau moleculele organice complexe, ne ajută să răspundem la întrebări fundamentale: Care sunt șansele de formare a unor planete locuibile și, cine știe, a vieții în alte colțuri ale galaxiei?.
Întreaga această călătorie, de la Șerpi întunecați de la Barnard 72 și 228 până la ieșirile aliniate de la Serpens North și chimia dezvăluită de WebbArată cum imaginea unui simplu „șarpe nebulos” din astronomie este de fapt vârful aisbergului unor procese fizice și chimice fascinante care modelează Calea Lactee chiar acum.
