Nebuloase în Calea Lactee

Stelele se formează în toată galaxia, mai ales în braţele spirale şi spre centrul galaxiei, unde există o abundenţă de materie necesară acestui proces – praf şi gaz. În aceste zone, materia interstelară este destul de densă pentru a forma nori moleculari în care iau naştere noi stele. Aceşti nori sunt luminaţi din interior  (nebuloase de emisie) sau sunt reci şi întunecaţi, vizibili doar pe un fundal luminos, (nebuloase întunecate).

În continuare, vom călători prin cele mai importante nebuloase din Calea Lactee.

Nebuloase Întunecate

BHR 71

Ne aflăm la 600 ani-lumină distanţă de Soare,  într-o nebuloasă mică şi întunecată – BHR 71. În interiorul ei, există două surse de radiaţii infraroşii şi radio, probabil două stele foarte apropiate, aflate în faza iniţială a evoluţiei lor – HH320 şi HH321. Ambele pierd mari cantităţi de materie în timp ce colapsează. Cea mai puternică emisie este cea a stelei HH 320, care este, probabil, înconjurată de un disc masiv de material stelar ejectat anterior. Deşi nu se vede cu instrumente optice, aceasta este de zece ori mai luminoasă decât Soarele.

Nebuloasa Cap de Cal

 Descoperită în 1988 şi aflată la 1 500 ani-lumină, aceasta este nebuloasa întunecată al cărei cap seamănă cu un cal de mare. Este unul dintre cele mai frumoase şi mai cunoscute obiecte cosmice, putând fi observat pe cerul nopţii la sud de steaua strălucitoare Zeta (ζ) Orionis, steaua din stânga dintre cele trei stele care formează centura Orion. Este un nor de praf şi gaz extrem  de dens, de rece şi de întunecat, care se profilează pe fondul nebuloasei active strălucitoare IC 434. Diametrul acestei nebuloase este de aproximativ 16 ani-lumină, iar masa totală este de 300 de ori mai mare decât a Soarelui. În interior se găsesc câteva stele tinere în formare.

Nebuloasa Conul

Cu o magnitudine de 3,9, nebuloasa  Conul a fost descoperită de William Herschel în 1789. Ne îndepărtăm mai mult de Soare, mai exact la 2 500 de ani-lumină de acesta. Suntem la marginea unei regiuni turbulente imense în care se formează stele.

De fapt, ne aflăm într-un stâlp conic de praf şi gaz, cu o lungime mai mare de 7 ani-lumină şi, cu un diametru de 2,5 ani-lumină.

Nebuloase de Emisie

 

Nebuloasa Orion

 Aceasta este cea mai cunoscută şi cea mai strălucitoare nebuloasă de pe cerul nopţii (are magnitudinea 4). Văzută cu ochiul liber, apare ca o pată roşiatică, difuză, aflată sub centura lui Orion. Este cea mai apropiată nebuloasă de emisie, la doar 1 500 ani-lumină de Pământ.

Nebuloasa se întinde pe aproximativ 30 de ani-lumină şi are un diametru aparent de patru ori mai mare decât al Lunii. Dar, este doar o mică parte a unui sistem de nori moleculari, numit OMC-1, cu un diametru de câteva sute de ani-lumină.

Străluceşte datorită radiaţiei ultraviolet emise de stele care se formează în ea. Radiaţia care ionizează norul de praf şi gaz aparţine stelelor fierbinţi albastre şi alb-albăstrui din centru, ce formează un roi de stele – Trapezul, cu vârstă de aproximativ 30 000 de ani.

DR 6

 

Vânturile stelare puternice, emise de 10 stele tinere din centrul acestei nebuloase neobişnuite, au produs cavităţi în materialul interstelar al nebuloasei, făcând-o să semene cu un craniu uman. Ne aflăm  la 4 000 de ani-lumină de Soare. Putem spune că DR 6 are un diametru de 15 ani-lumină.

Stelele din centrul ei snt foarte tinere – mai puţin de 100 000 de ani. Imaginea alăturată a fost obţinută prin combinarea a patru imagini în infraroşu.

Nebuloasa Laguna

În această regiune, la 5 200 ani-lumină de Soare, se formează multe stele noi, fiind înconjurată de câmpuri bogate de materie interstelară, uşor de observat.

Cu un diametru aparent de peste trei ori mai mare decât al Lunii pline, în Laguna există roiuri de stele tinere, globule Bok şi regiuni active în care se formează stele.

Centrul acestei nebuloase este strălucitor, luminat de energia emisă de mai multe stele tinere fierbinţi, de exemplu 9 Sagittarii, cu magnitudinea 6 şi Herschel 36, cu magnitudinea  9.

Tipuri de galaxii

Roţi enorme, globuri sau nori de materie. Galaxii. În Univers, galaxiile sunt extrem de diferite – cea mai mică poate conţine câteva miliarde de stele, iar cea mai mare, în jur de un milion de milioane. Unele au doar câteva mii de ani-lumină în diametru, în timp ce altele sunt de câteva mii de ori mai mari. Există galaxii care conţin numai stele bătrâne roşii sau  galbene şi galaxii pline de stele tinere albastre, able şi sori strălucitori. Toate aceste caracteristici indică istoria şi evoluţia galaxiilor.

Galaxiile pot fi clasificate în mai multe feluri. După formă, sunt galaxii spirale, eliptice, lenticulare  şi neregulate.

Dintre toate galaxiile Universului apropiat, 25-30% sunt galaxii spirale. Fiecare dintre ele conţine un disc aplatizat de materie bogată în praf şi gaz, ce orbitează în jurul unui nucleu sferic, format din stele bătrâne, roşii sau galbene, deseori în formă de bară. Deşi stelele se află peste tot în interiorul discului, cele mai strălucitoare – roiurile de stele tinere, sunt situate numai în braţele spirale. Privit de pe Pământ, spaţiul dintre aceste braţe pare gol. De fapt, el este plin de stele. Deasupra şi dedesubtul discului există un „halou”, unde se găsesc roiurile globulare.

Galaxiile spirale se rotesc încet, de obicei o dată la câteva sute de milioane de ani, dar nu se comportă ca un obiect solid. Stelelor ce orbitează mai departe le trebuie mai mult timp să-şi completeze orbita decât celor care sunt aproape de nucleu. De asemenea, stelele din interiorul discului urmează orbite eliptice, într-un singur plan, în timp ce stelele din centru au orbite extrem de neregulate, cu diverse înclinaţii.

Galaxiile eliptice arată ca o strucută simplă, în formă de minge şi pot avea diferite dimensiuni. La un capăt,  elipticele pitice sunt roiuri relativ mici de milioane de stele care par slabe şi difuze. Unele galaxii sunt împrăştiate în spaţiu între galaxii mai mari şi conţin, probabil, misterioasa materie invizibilă numită „materie neagră„. La celălalt capăt, se află elipticele gigante, care se găsesc numai în vecinătatea centrului marilor roiuri galactice şi conţin sute de miliarde de stele. Unele eliptice gigante, numite galaxii cD, au o anvelopă exterioară de stele şi concentraţii multiple de stele în centru. Acest fapt sugerează formarea lor prin contopirea unor eliptice mai mici.

Majoritatea stelelor din eliptice sunt sunt galbene ţi roşii. Gazul şi praful din care se formează stele este rar, ceea ce indică faptul că formarea stelelor din aceste galaxii a încetat de  mult. Fiecare stea orbitează nucleul dens al galaxiei pe propria ei cale. Şansele unei posibile coloziuni sunt slabe, deoarece stelele sunt mici în comparaţie cu distanţa dintre ele.

Asemenea elipticelor, galaxiile  lenticulare au un nucleu  aproape sferic,  format din stele bătrâne roşii şi galbene. Dar, spre deosebire de acestea, lenticularele au un disc de stele şi gaz în jurul nucleului. Deşi seamănă ca formă şi dimensiune cu galaxiile spirale, acest tip de galaxie are o formă de „lentilă” şi un nucleu mai mare decât al spiralelor. Mai mult, galaxiile lenticulare nu au braţe spirale.

Fiind foarte similare cu celelalte două tipuri de galaxii, lenticularele sunt greu de deosebit de acestea. Nici formarea lor nu este clară,dar este posibil să fie galaxii spirale, care şi-au pierdut mare parte din praf şi gaz.

Unele galaxii nu sunt nici spirale, eliptice sau lenticulare. Sunt galaxii neregulate. Unele sunt clasificate   sub numele de „ciudate” sau „Pec”. Acestea se află în coliziune cu alte galaxii sau gravitaţia galaxiilor vecine le strică structura. Dar cele mai multe galaxii neregulate sunt de tip Irr – prezintă în interiorul lor activitate intensă de formare a stelelor, conţinând mult gaz, praf şi stele albastre, fierbinţi.

Există câteva galaxii neregulate care par să aibă o structură – o bară centrală sau un început de braţ. Cei mai strălucitori companioni ai galaxiei noastre, Norul Mare şi Norul Mic al lui Magellan, sunt galaxii neregulate tipice.

Toate tipurile de galaxii au o zonă întunecată în nucleu, diferită de zonele exterioare. Stelele din vecinătatea acestor nuclee galactice au orbite rapide, ceea ce sugerează  existenţa unei concentraţii enorme de masă în volumul  redus al lor. Singurul obiect care poate atinge o asemenea densitate este o gaură neagră.

Î

n ciuda atracţiei gravitaţionale enorme a acestei găuri negre supermasive, materia şi-a stabilit de multă vreme orbite stabile în jurul ei în majoritatea galaxiilor. Fără materie de absorbit, gaura neagră rămâne inactivă. Când un nor de gaz sau un obiect ajunge prea aproape, gaura neagră se poate trezi totuşi, atrăgând materia hoinară, încălzind-o şi producând radiaţie. Poate produce orice tip de radiaţie, de la unde radio de mică putere la raze X, de mare putere. În cazurile extreme, radiaţia din nucleu este singura caracteristică dominantă a unei galaxii, numită „galaxie activă”.

Calea Lactee – un oraş de lumini

Văzută de pe Pământ, Calea Lactee pare o bandă strălucitoare de mii de stele, care a captivat imaginaţia oamenilor încă din cele mai vechi timpuri.  Soarele este una din cele aproximativ 100 de miliarde de stele care alcătuiesc această galaxie spirală care a început să se formeze în urmă cu 13,5 miliarde de ani.

Cu o masă de aproximativ 3 milioane de mase solare, o gaură neagră supermasivă ocupă centrul Căii Lactee, înconjurată de o aglomerare densă de stele. Discul galactic conţine  stelele mai tinere şi deci, mai strălucitoare care formează braţe spirale, în jurul protuberanţei centrale şi sunt încadrate de un halou sferic, cu aproximativ 200 de roiuri globulare. Acest halou ar putea fi înconjurat de un halou întunecat, numit coroana galactică. Braţele spirale principale poartă numele constelaţiei în care sunt cel mai mult vizibile. Braţul cel mai strălucitor este cel din Sagittarius, dincolo de care se află nucleul galactic. Sistemul Solar se găseşte aproape de marginea interioară a braţului Orion.

Galaxia se roteşte diferenţiat – cu cât obiectele sunt mai aproape de centrul ei, cu atât perioada de revoluţie este mai mică. Soarele se roteşte în jurul centrului galactic cu ≈ 800 000 km/h şi îşi parcurge orbita în 225 de milioanae de ani.

Stelele din Calea Lactee sunt clasificate în două grupuri, numite populaţii, pe baza vârstei lor şi a compoziţiei lor chimice. Populaţia I este formată din cele mai tinere stele, bogate în elemente grele şi formate din materiale expulzate de stelele existente. Aceste stele se găsesc în discul galactic, unde există foarte mult material din care se formează stele.

Stelele din populaţia a II-a sunt mai bătrâne şi sărace în metale. Se găsesc în halou şi în protuberanţa centrală, unde materialele din care se formează stelele au fost epuizate şi nu se mai formează stele noi.

Din masa Căii Lactee doar 10 % reprezintă mediu interstelar – hidrogen în diferite stări şi particule de praf şi este concentrat în discul galactic. În mediul interstelar  temperatura variază foarte mult. În cele mai reci regiuni temperatura are o valoare de aproximativ -260⁰C, iar hidrogenul există sub formă de nori de molecule unde se formează stele. Există, de asemenea, nori de hidrogen neutru (regiuni HI), unde temperaturile variază între -170⁰C şi 730⁰C, şi zone de hidrogen ionizat încălzit de stele (regiuni HII), cu temperaturi de ≈ 10 000⁰C.

Particulele de praf reprezintă aproximativ 1% din masa galaxiei şi se găsesc peste tot în mediul interstelar. Cele mai multe sunt granule solide mici, cu diametrul de la 0,01 la 0,1 microni, formate din carbon, silicaţi sau fier şi acoperite cu gheaţă de apă şi amoniac sau bioxid de carbon solid.

Restul de 90% din masa Căii Lactee este reprezentat de misterioasa materie neagră. Aceasta ar putea fi formată  din obiecte cu luminozitate mică, ca, de exemplu, stele pitice maro şi găuri negre, dar se crede că, în cea mai mare parte, este formată din particule neobişnuite, a căror natură nu a fost încă descoperită.

Pitice maro descoperite în apropierea Sistemui Solar

Cercetătorii de la Institutul pentru Astrofizică Leibniz din Germania au observat folosind datele satelitului WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), aparţinând NASA, că două obiecte cosmice apar diferit – ca o puternică strălucire în infraroşu, dar aproape invizibile în planul optic.

Ceea ce i-a surprins a fost viteza cu care ambele obiecte se deplasau pe cer. Astfel, astronomii au mers mai departe, comparând culorile şi magnitudinile celor două cu celelalte obiecte din jur. Folosind telescopul din Arizona (Large Binocular Telescope), ei au putut determina că obiectele sunt pitice maro reci, de tipul-T, aflate la 15-18 ani-lumină de Soare. Le-au numit WISE J0254+0223 şi WISE J1741+2553.

Piticele maro sunt des numite ‘stele eşuate’, pentru că ele nu au masă şi nici temperatură suficientă pentru a susţine fuziunea şi astfel emit doar o lumină palidă, care descreşte odată cu timpul.  Epsilon Indi Ba şi Bb sunt cele mai apropiate pitice brune, aflate la 12 ani-lumină de Soare şi descoperite tot de cei de la Leibniz. Temperatura piticelor brune este de aproximativ de 225° Celsius, în unele cazuri chiar atingând temperatura Pământului.

Căutarea acestor obiecte cosmice este în progres. Se intuieşte că numărul lor este mult mai mare decât cel dat de descoperirile de până acum. Unii oameni de ştiinţă susţin că în curând vor descoperi că Proxima Centauri nu este cea mai apropiată stea de Soare (4 ani-lumină), ci mai degrabă acest rol îl deţine o pitică maro, celebra Nemesis.