Hoe Nebulae Werkt

{h1}

Nevels werden vroeger beschouwd als gloeiende galactische wolken, maar nu weten wetenschappers dat het unieke entiteiten zijn. Lees meer over hoe nevels werken.

In werkelijkheid is de grote leegte die bestaat tussen de zon en Aldebaran helemaal niet leeg. Het is gevuld met stof en gassen, wat astronomen inte-rellaire materie noemen. Soms wordt deze interstellaire materie zodanig verzameld dat deze zichtbaar is voor aan de aarde gebonden waarnemers, hetzij als een gloeiende wolk of als een donker silhouet tegen een lichtere achtergrond. Deze wolken zijn nevels. Een enkele dergelijke wolk is een nevel, wat Latijn is voor "mist" of "wolk".

Tot de 20e eeuw gebruikten astronomen de term nevel om elk gloeiend, wolkachtig voorwerp te beschrijven dat van de aarde werd waargenomen. De telescopen van de dag onthulden zeer weinig details over deze objecten, maar astronomen konden genoeg zien om te weten dat deze nevels in verschillende vormen kwamen. Sommigen werden gebeld spiraalvormige nevels; anderen werden geroepen elliptische nevels. Toen, in de jaren twintig, ontdekte de Amerikaanse astronoom Edwin Powell Hubble, gebruikmakend van de krachtigste telescoop van zijn tijd, dat veel van de objecten waarvan werd aangenomen dat het vage, onduidelijke wolken waren, in feite melkwegstelsels waren. Hij merkte met name op dat de Andromeda-spiraalnevel eigenlijk een spiraalstelsel was.

Tegenwoordig weten astronomen dat sterrenstelsels en nevels unieke objecten met verschillende kenmerken zijn. Maar dit onderscheid alleen is niet genoeg om volledig uit te leggen wat nevels zijn en hoe ze werken. Dit artikel gaat verder dan de fundamentele definitie om een ​​gedetailleerder overzicht van nevels te bieden - wat ze zijn, waar ze van gemaakt zijn, waar ze zich bevinden en wat ze doen. Onze eerste stap is om de plaats van een nevel in het grootse ontwerp van de universiteit te begrijpen.-

Nevels in de kosmische hiërarchie

Om de plaats van de nevels in het universum te begrijpen, is het handig om te denken als een astronoom. Astronomen begrijpen het universum door het te organiseren in een reeks "geneste" niveaus. Nevels, die op zichzelf enorme objecten zijn, bezetten een niveau in het midden van deze hiërarchie. Dit is de volgorde: Superclusters vormen het hoogste niveau, gevolgd door clusters, sterrenstelsels, nevels, sterrenstelsels, sterren, planeten en manen. Laten we even naar elk kijken, met behulp van de onderstaande illustratie als leidraad.

  • superclusters bestaan ​​uit verschillende clusters van sterrenstelsels. Ze vertegenwoordigen het hoogste niveau van de kosmische hiërarchie en zijn de grootste objecten in het universum. Sommige zijn zo groot als 100 miljoen lichtjaren aan de overkant. Een lichtjaar is het afstandslicht dat in een jaar reist. Omdat het licht met 300.000 kilometer per seconde reist, kan het in een jaar tijd 9,47 biljoen kilometer afleggen. Dat is hetzelfde als 5.88 biljoen mijl. Voorbeelden van superclusters zijn de Virgo of Local, Supercluster; de Coma Supercluster; het Hercules Supercluster; het Perseus Supercluster; en de Southern Supergalaxy.
  • EEN TROS is een groep sterrenstelsels die samen reizen. Ze kunnen twee of drie sterrenstelsels bevatten, of ze kunnen duizenden sterrenstelsels hebben. Ons thuisstelsel, de Melkweg, maakt deel uit van een cluster dat bekend staat als de Lokale Groep. Onze dichtstbijzijnde galactische buur, de Andromeda Galaxy, behoort ook tot de lokale groep, evenals verscheidene andere.

  • Volgende op de schaal komt sterrenstelsels, wat astronomen ooit hebben genoemd eiland-universums. Het zijn natuurlijk geen individuele universums, maar verzamelingen van sterren, gassen en stofdeeltjes. Ze zijn er in verschillende vormen - spiraalvormig, elliptisch en onregelmatig - en variëren enorm in grootte. De Melkweg is een spiraalvormig sterrenstelsel dat 70.000 tot 100.000 lichtjaar lang is [bron: NASA].

  • Nebulae zijn te vinden in sterrenstelsels, vullen de ruimte tussen sterren of omhullende sterren als een mantel. Ze zijn gemaakt van stof en gas en kunnen verschijnen als heldere of donkere wolken. Het gas is meestal waterstof gemengd met wat helium. Sterker nog, astronomen classificeren soms nevels op basis van het type waterstof dat ze bevatten: H + nevels bevatten meestal geïoniseerde waterstof (waterstofatomen waarin elektronen zijn verwijderd); H Ik nevel bevatten meestal neutraal waterstof; en H II-nevels bevatten waterstof die bestaat in moleculaire vorm (H.2). Het andere hoofdbestanddeel van nevels - stof - bestaat uit fijne deeltjes die koolstof, silicium, magnesium, aluminium en andere elementen bevatten.
    Het stof en gas van een nevel worden heel dun verspreid. Een enkele wolk bevat minder atomen per kubieke inch dan een rookwolk. Maar omdat een enkele wolk enorm groot is en zich vele lichtjaren uitstrekt, kan hij andere objecten die erachter zijn geplaatst, dimmen of blokkeren.

  • Sterren systemen, zoals ons zonnestelsel, komend op de volgende. Een sterrensysteem kan één tot twee lichtjaren over zijn, afhankelijk van het aantal planeten dat het bevat. De kern van zo'n systeem is een ster, een hemellichaam dat energie produceert door thermonucleaire reacties. Een enkele nevel kan geassocieerd worden met tal van sterren. In de Adelaarsnevel bevindt zich bijvoorbeeld sterrenhoop M16, een verzameling van honderden jonge, heldere sterren. Onze zon, een middelgrote, ster van middelbare leeftijd, is veel ouder dan die in de Adelaarsnevel. Andere bekende sterren zijn Alpha Centauri, Proxima Centauri en Sirius.

    De Adelaarsnevel


    Hoffelijkheid NASA en STScI
    Een afbeelding van de Adelaarsnevel onthult veel bolletjes met embryonale sterren.

Ten slotte hebben we op een niveau van de kosmische hiërarchie dat moeilijk te tonen is op onze schaal planeten en manen - loutere vlekken in vergelijking met nevels. Asteroïden, kometen en meteoroïden zijn nog kleiner, variërend in grootte van kleine manen tot grote rotsen.

Nu we een schaal hebben om mee te werken, laten we het verschillende type nevels gedetailleerder bekijken. -

Soorten nevels

Astronomen classificeren nevels in het algemeen in twee brede categorieën - helder en donker. Heldere nevels zijn dichtbij genoeg om sterren in de buurt te laten gloeien, hoewel de methode waarmee ze die gloed produceren, afhankelijk is van twee factoren. De eerste is de nabijheid van een nevel tot de ster en de tweede is de temperatuur van de ster. Wanneer een nevel zich heel dicht bij een hete ster bevindt, kan deze grote hoeveelheden ultraviolette straling absorberen. Dit verwarmt het gas tot ongeveer 10.000 Kelvin (9.726 graden Celsius of 17.540 graden Fahrenheit). Bij dergelijke extreme temperaturen wordt het waterstofgas geëxciteerd en gloeit het met een fluorescerend licht. Astronomen verwijzen naar dit type nevel als een emissie nevel. De grote nevel in Orion (M42) is een klassieke emissienevel.

De Orionnevel


Hoffelijkheid NASA en STScI
De Orionnevel is een emissienevel. Het wordt verlicht en verwarmd door vier massieve sterren die bekend staan ​​als het Trapezium, dat vlakbij het midden van het beeld ligt.

Soms is een nevel verder weg van een ster of is de ster niet zo heet. In dit geval reflecteert het stof van de nevelvlek het licht, net als bezoedeld zilver reflecterend kaarslicht. De meeste reflectienevels krijgen een blauwachtige kleur omdat de deeltjes bij voorkeur blauw licht verspreiden. Enkelen reflecteren echter sterk het licht van de ster die hen verlicht. De Pleiades-sterrenhoop in Taurus bevat verschillende reflecterende nevels.

Donkere nevels liggen niet dicht genoeg bij de sterren om te worden verlicht. Ze zijn alleen zichtbaar als iets
helderder - een sterrenhoop bijvoorbeeld - vormt een achtergrond. Soms verschijnen donkere nevels als rijstroken, stegen of bolletjes in heldere nevels. De Trifidnevel is een schitterende rode emissienevel die lijkt te zijn verdeeld in drie gebieden door donkere stoffige steegjes. De Paardekopnevel in Orion is ook een donkere nevel, net als de grote donkere band die de Melkweg in tweeën deelt over zijn lengte.

De Paardenkopnevel


Hoffelijkheid NASA en STScI
De Paardekopnevel is een donkere nevel in Orion. Het is alleen zichtbaar omdat het boven een lichtere achtergrond ligt.

Naast dat ze worden geclassificeerd als helder of donker, ontvangen nevels ook namen. Charles Messier, een Franse astronoom, begon in de 18e eeuw objecten zonder sterren te catalogiseren. In plaats van namen te gebruiken, gebruikte hij cijfers. Het eerste object dat hij opsloot was de Krabnevel in Stier, die hij Messier-1 of M-1 noemde. Hij heeft de Ringnevel M-57 aangewezen. Sterrenstelsels maakten ook zijn lijst. De Andromeda Galaxy, het 31e object dat hij opnam, werd M-31. In de 19e eeuw gaven amateur-astronomen gewone namen aan bijna alle Messier-objecten, op basis van hoe ze eruit zien. Dat is hoe namen zoals de Dumbbell-nevel, de Paardenkopnevel en de Uilnevel het astronomisch lexicon binnengingen. Sommige nevels, zoals de Orionnevel, zijn vernoemd naar het sterrenbeeld waar ze deel van lijken uit te maken.

Weinig namen wijzen echter op de rol van vitale rolnevels in de kosmos. Op de volgende pagina zullen we leren dat nevels meer doen dan gloeien mooi in de nachtelijke hemel.

Nevels als locaties van sterrenvorming

Het hierboven beschreven classificatieschema, hoewel behulpzaam, lijkt te impliceren dat een nevel constant en onveranderlijk is en voor altijd in één staat bestaat. Dit is niet het geval. De verschillende heldere en donkere nevels vertegenwoordigen eigenlijk verschillende stadia in de evolutie van de sterren. Laten we dit evolutionaire proces onderzoeken om te begrijpen hoe nevels werken als een bakermat van stervorming.

Dark Nebulae: Seeds Are Planted

We weten al dat nevels wolken met lage dichtheid zijn. We weten ook, intuïtief, dat sterren zeer dichte objecten zijn. Als een nevel zich als een geboorteplaats van sterren moet gedragen, dan moeten de bouwsteenmaterialen - stofdeeltjes en waterstof en heliumgas - samen worden getrokken en samengeperst tot een relatief kleine "bal" materie. Het blijkt dat dit condensatieproces plaatsvindt in verschillende regio's door donkere nevels (reflectienevels, ook, die eigenlijk niets meer zijn dan donkere nevels die het licht van nabije sterren reflecteren).

Zwaartekracht is de kracht die condensatie aandrijft. Als een bal van stof en gas samentrekt onder zijn eigen zwaartekracht, begint het te krimpen en begint zijn kern steeds sneller in te storten. Dit zorgt ervoor dat de kern opwarmt en roteert. In dit stadium wordt het gecondenseerde materiaal a genoemd protoster. Eén nevel kan vele protosterren hebben, waarvan elk is bestemd om een ​​individueel stersysteem te zijn.

Sommige protosterren hebben minder massa dan onze zon. Ze zijn zo klein dat ze de thermonucleaire reacties die zo typerend zijn voor sterren niet kunnen initiëren. Stil nog, deze objecten kunnen zwak gloeien omdat de zwaartekracht ervoor zorgt dat ze blijven krimpen, waardoor er energie vrijkomt in het proces. Astronomen labelen deze objecten bruine dwergen als een manier om hun kleine formaat en relatief onbeduidende vermogen te beschrijven.

Andere protosterren zijn groter, vele malen massiever dan onze eigen zon. Deze grote protosterren blijven samentrekken, maar in plaats van alleen door samentrekking warmte te produceren, beginnen ze waterstof om te zetten in helium in een proces dat bekend staat als thermonucleaire fusie. Op dit punt is de protostarfase voorbij en begint zich een echte ster te vormen. Rond het is een wervelende wolk van reststof en gas - het materiaal dat miljarden jaren lang een systeem van planeten en manen kan bouwen.

Emission Nevulae: A Star Is Born

Wanneer een protoster een zichzelf uitstralend object wordt, gevoed door zijn eigen thermonucleaire reacties, wordt het een echte ster. Als het massief genoeg is, kan een ster het nevelmateriaal ioniseren, waardoor een gebied van fluorescentie eromheen ontstaat.De donkere nevel die nu gloeit, wordt een emissienevel.

Een enkele emissienevel kan worden gevuld met talloze pasgeboren sterren. Een goed voorbeeld is de Kegelnevel, in Monoceros de Eenhoorn, een gebied met actieve stervorming. De kegelnevel maakt deel uit van een enorme wolk van waterstofgas die vele gloednieuwe sterren wiegt, die drastisch variëren in helderheid omdat velen nog steeds zijn gehuld in wolk en stof. De helderste ster in verband met de kegelnevel is S Monocerotos.

De kegelnevel


Hoffelijkheid NASA en STScI
De kegelnevel is eigenlijk maar een klein deel van een veel grotere nevelvlek.

Nevels kunnen ook de plaats markeren van de ondergang van een ster. Op de volgende pagina zullen we bekijken hoe dat kan gebeuren.

Nevels als scènes van sterrenvernietiging

Er zijn twee soorten heldere nevels die worden geassocieerd, niet met stergeboorte, maar met sterfte. De eerste hiervan zijn planetaire nevels, zo genoemd omdat het ronde objecten zijn die op planeten lijken. Een planetaire nevel is de losse buitenatmosfeer van een rode reuzenster, die een van de laatste fasen is in de levenscyclus van een middelgrote ster. Dit is hoe planetaire nevels worden:

  1. Een verouderende ster, laag op waterstof als brandstof, begint helium te verbranden.
  2. Het blijft waterstof in de buitenste lagen verbranden en zwelt op tot een gigantisch formaat.
  3. Het oppervlak koelt en wordt rood.
  4. De gigantische ster wordt onstabiel en werpt de buitenste lagen uit.
  5. Dit uitgeworpen materiaal vormt een planetaire nevel, die een hete, blauwachtig witte kern omringt.
  6. Warmte van de kern doet de nevel gloeien.

    De Eskimo-nevel


    Hoffelijkheid NASA en STScI
    De Eskimo-nevel werd gevormd door de dood van een rode reuzenster, die ongeveer 10.000 jaar geleden explodeerde.

Een goed voorbeeld van een planetaire nevel is de Eskimo-nevel, die zich ongeveer 5000 lichtjaar van de aarde bevindt in het sterrenbeeld Tweelingen. Ontdekt door William Herschel in 1787, krijgt de nevel zijn naam omdat hij, bekeken door grond-gebaseerde telescopen, lijkt op een gezicht omringd door een pels parka. De parka is eigenlijk een ring van materiaal die van een centrale, stervende ster wegstroomt.

Als een ster groot genoeg is, sterft hij niet als een rode reus, maar als een supernova. EEN supernova komt voor wanneer een ster explodeert en het grootste deel van zijn materiaal in de ruimte gooit. Wanneer een supernova een binair systeem of een tweesterrenstelsel betreft, staat het bekend als a Type 1 supernova. Wanneer een supernova een eenzame ster betreft, staat deze bekend als a Type 2 supernova.

In Type 1-supernova's is een ster in het binaire systeem een ​​witte dwerg, een stervende ster die bijna al zijn waterstof heeft verbruikt. De witte dwerg trekt materiaal uit de buitenste lagen van zijn metgezelster. Dit materiaal brandt in de buitenste regionen van de dwerg, waardoor de kern wordt opgewarmd tot extreme temperaturen. Terwijl de witte dwerg in een uit de hand gelopen reactie wordt gebruikt, explodeert het en blijft het achter in een enorme wolk, een nevel. Gemiddeld vindt een Type 1-supernova eenmaal per 140 jaar plaats in een melkweg [bron: Ronan].

Type 2 supernova komen vaker voor, misschien eens in de 91 jaar in een sterrenstelsel [bron: Ronan]. In een Type 2-supernova ervaart een enkele ster een plotselinge ineenstorting. De kern van zo'n ster wordt massief dicht - een stevig gepakte bal van neutronen. Terwijl de rest van het materiaal van de ster naar binnen valt onder zijn eigen gewicht, raakt het de kern met zoveel kracht dat het weer naar buiten terugkaatst in een prachtige explosie. Deze explosie vormt een zichtbare nevel die gemakkelijk vanaf de aarde kan worden waargenomen.

De best bestudeerde Type 2-supernova is de krabnevel, ontdekt in april 1054 door Chinese en Arabische astronomen, die geloofden dat ze naar een nieuwe ster keken. De "ster" werd gedurende enkele weken helderder en kon in juli gedurende 23 dagen worden waargenomen, zelfs overdag. Het bleef ongeveer twee jaar zichtbaar voor het blote oog. De supernova SN1987A, in de Grote Magelhaense Wolk, is een andere type 2-supernova die in 1987 explodeerde. Zijn nevel breidde zich uit naar de diameter van de baan van de aarde rond de zon - 300 miljoen kilometer - in slechts 10 uur [bron: Ronan].

De krabnevel


Hoffelijkheid NASA en STScI
De Krabnevel is een Type 2-supernova-restant in het sterrenbeeld Stier.

Je zou kunnen denken dat dergelijke ontdekkingen zeldzaam zijn, maar zoals we in de volgende paragraaf zullen zien, blijven astronomen nieuwe nevels vinden en ontdekken nieuwe dingen over nevels die al jaren bestudeerd zijn.

The Future of Nebula Research

Wetenschappers blijven hun begrip van zelfs lang bestudeerde nevels uitbreiden. De meeste van deze ontwikkelingen zijn te danken aan verbeteringen in telescopen en andere observationele technologie. De Hubble-telescoop heeft een groot detail onthuld over nevels. In 2005 veroverde de ruimtetelescoop het meest gedetailleerde beeld van de Krabnevel in een van de grootste beelden ooit door het observatorium geassembleerd. En in 2006 verzamelde de Spitzer-telescoop (die in 2003 werd gelanceerd als de Space Infrared Telescope) nog nooit eerder vertoonde gegevens over de Orionnevel.

Spitzer's infraroodoog vond ongeveer 2.300 schijven van planeetvormend materiaal die ofwel te klein of ver waren om te worden gezien door de meeste traditionele telescopen die Orion scannen in het zichtbare bereik van het elektromagnetische spectrum. Spitzer onthulde ook ongeveer 200 "baby" -sterren die nog geen planetaire schijven hadden ontwikkeld [bron: NASA Jet Propulsion Laboratory].

Dit zijn de wonderen die ruimtesondes zoals Pioneer 10 kunnen tegenkomen als ze door de melkweg reizen. Ruimteverkenners mogen echter nooit genieten van een glimp van nevels uit de eerste hand. Orion, de dichtstbijzijnde stellaire fabriek naar onze thuisplaneet, zit ongeveer 1.450 lichtjaar van de aarde.

Kijk voor meer informatie over nevels, astronomie en gerelateerde onderwerpen op de links op de volgende pagina.

Een aardachtige tweeling? Het is geen nevelig idee
De ontdekking van de planeetvormende schijven in de Orionnevel heeft enorme implicaties. Astronomen geloven meer dan ooit dat een ander stersysteem zoals ons zonnestelsel een planeet kan bevatten die analoog is aan de aarde - een die precies de juiste omstandigheden heeft om het leven te ondersteunen zoals wij het kennen. In februari 2008 hebben astronomen misschien zelfs een systeem gevonden dat 5.000 lichtjaar in de hele Melkweg ligt, dat een kandidaat zou kunnen zijn. Het systeem bevat een roodachtige ster ongeveer de helft van de massa van onze zon, evenals twee gasreusplaneten die lijken op Jupiter en Saturnus. Hoewel astronomen een analoog van de aarde niet konden waarnemen, geloven ze dat het in een binnenste baan zou kunnen bestaan ​​die veel dichter bij de ster staat. En dergelijke sterrenstelsels zijn niet zeldzaam. Er kunnen honderden, duizenden of miljoenen van dergelijke systemen zijn verspreid over de verre uithoeken van de kosmos. [bron: The New York Times]

Gerelateerde WordsSideKick.com-artikelen

  • Hoe sterrenstelsels werken
  • Hoe de Melkweg werkt
  • Hoe Stars werken
  • Hoe zwarte gaten werken
  • Hoe Dark Matter werkt
  • Hoe telescopen werken
  • Hoe Hubble Space Telescope werkt
  • Hoe Fixing the Hubble Spacecraft werkt

Meer goede links

  • Alles over Nebulas op Space.com
  • Nebula Image Collection op HubbleSite
  • Nevels Nieuwsverhalen over HubbleSite
  • Nevels op de NASA-website

bronnen

  • "Alles over Nebulas." Space.com.
    //space.com/nebulas/
  • Barnes-Svarney, Patricia, ed. "De New York Public Library Science Desk Reference." Macmillan. New York, 1995.
  • Engelbert, Phyllis en Dupuis, Diane L. "The Handy Space Answer Book." Zichtbare inkt Druk op. Michigan, 1998.
  • Gallant, Roy A. "National Geographic Picture Atlas of Our Universe." National Geographic Society. Washington D.C., 1994.
  • "Grootte van de Melkweg." Vraag een astrofysicus. NASA. //imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/980317b.html
  • "Nebula." Encyclopedia Britannica 2005, CD-ROM.
  • "Nebula." World Book 2005.
  • Tot ziens, Dennis. "Kleinere versie van het zonnestelsel is ontdekt." The New York Times. 15 februari 2008.
    //nytimes.com/2008/02/15/science/space/15planets.html
  • Ronan, Colin A. "Universe: The Cosmos Explained." Quantum Books. Londen, 2007.
  • "Spitzer graaft de troves van mogelijke zonnesystemen in Orion op." NASA Jet Propulsion Laboratory. 14 augustus, 2006.
    //jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2006-099


Video Supplement: Dopeboys Raid Nebulae.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com