Nuboj en la kosmo

Homoj, kiuj regule uzas teleskopon scias ke nenio estas pli ĝena ol nuboj. Malgraŭ tio, multaj el la plej belaj strukturoj en la kosmo estas nubegoj. Ne temas pri nuboj el akvo, kiel tiuj, kiujn oni vidas surtere, sed nuboj el jonoj, gasoj kaj polveroj. Ili troviĝas ekster la sunsistemo, sed ja videblas kiel svagaj makuloj en multaj teleskopoj. Pro tio, ili nomiĝas nebulozoj, laŭ la Latina vorto ”nebula”, kiu signifas nebulo aŭ nubo. Kosma turisto ankoraŭ povus rigardi ĉirkaŭ si tamen. Malgraŭ tio ke nebulozoj estas miloj da fojoj pli densaj ol ”malplenaj” partoj de la universo, ili daŭre estas malpli densaj ol la plej bonaj vakuoj, kiujn inĝenieroj povas krei surtere. Se oni plenigus botelon de 1L en nebulozo, oni tipe kaptus kelkajn milionojn da atomoj. Tio sonas kiel granda kvanto, sed se oni farus la saman sur la surfaco de la Tero, oni fakte kaptus ĉirkaŭ 1022 atomojn (dek triiliardoj). La maso de litro da nebulozo do absolute ne estas granda, sed nebulozoj estas tiom gigantaj ke la totala maso estas miriga kaj povas esti milionoj da fojoj pli granda ol nia Suno. Nebulozoj estas tre interesaj al astronomoj, ne nur pro ilia beleco, sed ankaŭ pro tio kion oni povas lerni pri ili. Ili estas interalie la ŝlosilo al lerni pri la naskiĝo kaj morto de steloj.

Steloj tuttempe ŝanĝiĝas kaj per observi malsamajn stelojn de diversaj aĝoj, sciencistoj sukcesis detale priskribi la vivon de multaj specoj de steloj. Grava parto de tio kompreneble estas la ”naskiĝo”. Steloj formiĝas tuttempe en malhelaj nebulozoj, kiuj nomiĝas molekulaj nuboj. Ĉi tiuj nebulozoj estas malpli spektaklaj ol iliaj pli koloraj gefratoj, sed sen ili, steloj ne povus ekzisti. Malhelaj nebulozoj videblas (foje eĉ nudokule) kiel malhelaj makuloj antaŭ la hela fono de la Lakta Vojo. Ili estas malhelaj, pro tio ke ili ekzistas el molekula gaso kaj etaj polveroj, kiuj ne elsendas lumon. Nur kiam tre lumaj steloj estas proksimaj, la polveroj povas reflekti la lumon, kio kreas ”reflektan nebulozon”. Tiuj aspektas kiel blua brilo ĉirkaŭ la steloj. La plej grandaj ekzempleroj de malhelaj molekulaj nuboj povas havi diametron de 150 lumjaroj kaj enteni la mason de milionoj da Sunoj. Kompreneble tiom granda maso ankaŭ havas fortan gravitan efikon, kio kaŭzas ke la materio en la nebulozo emas iĝi pli densa. Tio kreas etajn, pli densajn strukturojn, kiuj rotacias pli kaj pli rapide.

Nebulozoj 2.jpg
^ Malhelaj molekulaj nuboj videblas, ĉar ili kovras stelojn en la fono. Ĉe la randoj nur ruĝa lumo videblas, pro tio ke pli blua lumo pli facile absorbiĝas.

La plirapidiĝo estas la rezulto de la distribuo de maso. Se oni disigas la brakojn kun peza libro en ambaŭ manoj kaj turnas sin, oni povas senti kiel la distanco de la libroj influas kiom rapide oni povas turni sin. Tiu efiko nomiĝas la konserviĝo de angula movokvanto kaj amplifas la rotacion. Aldone, la rotacio platigas la nubon en diskon, kiu nomiĝas ”alkreska disko”. Kio okazas poste dependas de bonŝanco kaj de la kvanto de materio en la disko. La centro de la disko iĝas pli kaj pli densa kaj varma, ĝis stelo ekkreskas. Tio okazas kiam la varmo kaj premo tiom grandas, ke nuklea reago kreiĝas en la kerno. Tiu reago konvertas hidrogenon al heliumo kaj liberigas energion. Tiu liberigata energio puŝas kontraŭ la gravito, kio kreas delikatan balancon. Ju pli granda la stelo estas, des pli forta ĝia gravito estas. Tio igas la premon en la kerno pli granda, kio plirapidigas la konvertadon de hidrogeno. Etaj steloj ”brulas” malpli forte, sed ili ankaŭ ne havas tiom da gravito por kontraŭstari. La maso do influas kiom densa kaj granda la stelo estas, sed ankaŭ kiom varma ĝi estas kaj kiom intense ĝi brilas.

Nebulozoj 3.jpg
^ Artista interpreto de beba stelo

Supraĵe, la vivodaŭro de steloj estas kontraŭintuicia. Malrandaj steloj, kiuj enhavas malpli da hidrogeno, vivas pli longe ol grandaj steloj. Grandegaj steloj fakte vivas dum nur kelkaj milionoj da jaroj, dum la plej etaj eltenas dek triilionojn da jaroj. Tio estas multe pli ol la nuna aĝo de la universo, do ankoraŭ neniu el ili mortis. Tiu granda diferenco estas kaŭzata de la nuklea reago en la stelo. Grandaj steloj uzas nur la hidrogenon en la kerno kaj tiom intence brilas, ke ili rapide foruzas ĝin. Etaj steloj ja havas malpli da maso, sed ili uzas hidrogenon el ĉiuj tavoloj kaj multe pli ŝpareme brulas. Steloj kiel la Suno estas en la mezo kaj vivas dek miliardojn da jaroj. Je la fino de ĝia vivo, la Suno ne plu havas sufiĉe da hidrogeno en la kerno por subteni la nuklean reagon. Kiam tio okazas, la gravito subite venkas kaj implodigas la stelon. Tiam la kerno iĝas pli densa kaj varma. Dume, la eksteraj tavoloj de la stelo estas forblovataj en la kosmon. Finfine, la kerno estos sufiĉe densa por konverti heliumon al kelkaj aliaj elementoj, ĉefe karbono. La procedo okazas dekomence kaj eĉ pli da materio estas forblovata. La Suno ne estas sufiĉe peza por kunigi karbonon tamen, do kiam neniu heliumo restas en la kerno, ĝi fariĝas densa, karbona pilko tiom granda kiel la Tero kaj malrapide malvarmiĝas.

Se la restanta kerno, kiu nomiĝas blanka nano, ne sufiĉe grandas por subteni nuklean reagon, ekestas problemo. La antaŭa balanco inter la nuklea reago kaj gravito ne plu ekzistas, do la stelo devus tute implodi. Tio ne okazas, pro tio ke alia forto iĝas relevanta. La kerno nun konsistas preskaŭ tute el karbono kaj multege da elektronoj. Elektronoj tute ne ŝatas esti en la sama loko, do ili provos eskapi. Tiu efiko nomiĝas ”elektrona degenera premo” kaj ĝi batalas kontraŭ la gravito. Kiam la fortoj estas en balanco, la denseco de la stelo estas tiom giganta, ke unu litro da blanka nano pezus milionon da kilogramoj. Feliĉe por astronomoj, la eksteraj tavoloj de la stelo, kiuj estis forblovitaj, ankoraŭ estas sufiĉe proksimaj al la stelo. La nubo estas ĉirkaŭ unu aŭ du lumjaroj for de la stelo, kio estas nenio en astronomiaj terminoj. La eskapantaj elektronoj, kiuj eliras el la stelo estas multe pli rapidaj ol la nubo kaj trafas ĝin. Tie, ili estas absorbataj de la atomoj, kio ŝanĝas ilian energinivelon. Tiu aldona energio denove liberiĝas en la formo de lumo kaj la koloro dependas de la trafita elemento. Ruĝa lumo venas de hidrogeno kaj verda lumo de oksigeno kaj ankaŭ la aliaj ĉeestantaj elementoj kontribuas iomete. La nova objekto estas nebulozo kaj ĉi tiu speco ricevis la nomon ”planedumaj nebulozoj” de la astronomo Herschel, pro tio ke ili aspektis kiel svagaj diskoj en lia teleskopo (la Suno verŝajne ne estas sufiĉe energia por iĝi planeduma nebulozo, sed iom pli grandaj steloj estas). Tiu nomo ne estas tiom bona tamen, pro tio ke la objektoj estas mortaj steloj kaj ne planedoj. Pro iliaj belaj koloroj, nebulozoj estas tre popularaj objektoj ĉe amatoraj astronomoj. Kelkaj el ili jam videblas per tre bazaj teleskopoj, sed ofte oni ne vidas multe pli ol grizan makulon. Kiam oni uzas fotilon tamen, oni povas kunigi plurajn fotojn de la sama objekto por plifortigi la strukturojn. Specife populara estas la Messier-objektoj. Kiam Messier serĉis kometojn per sia teleskopo, li notis ĉiujn svagajn objektojn, kiuj ne estas kometoj en sia katalogo, por ke li ne konfuzu ilin kun kometoj. La rezulto estas listo de objektoj, kiujn oni hodiaŭ povas facile vidi per amatora teleskopo kaj multaj el ili estas planedumaj nebuloj. Kvankam oni atendus perfektan sferon (pro tio ke la gaso eskapas en ĉiujn direktojn), multaj planedumaj nebulozoj havas interesajn strukturojn kiel spiralojn kaj cirklojn. Multaj faktoroj povas influi tiujn strukturojn, sed ofte la gravito de la alia stelo en duopo estas grava faktoro, aŭ eĉ la gravita influo de granda planedo. Almenaŭ tiam la nomo planeduma nebulozo ne estus tute sensenca.

Nebulozoj 5.JPG
^M57, la Ringa Nebulozo

Multe pli spektakla estas la morto de gigantaj steloj. Ili estas sufiĉe grandaj por subteni la kuniĝon de karbono kaj eĉ pli pezaj elementoj. La fino de tiu procezo estas fero, pro tio ke la kuniĝo de fero nete kostas energion. Ĉiam kiam la stelo sukcesas kunigi novan elementon, ekestas nova tavolo en la stelo, do la ekstera tavolo konsistas el hidrogeno, poste venas heliumo, karbono, oksigeno ktp, ĝis silicio. Laste estas la kerno en kiu pli kaj pli da fero formiĝas. Tiuj malsamaj fazoj ne daŭras same longe tamen. La plejparton de la vivo de la stelo dudek fojojn tiom granda kiel la Suno, kiu daŭras milionojn da jaroj, la stelo konvertas hidrogenon al heliumo. Post tiu, ĉiu fazo iras pli rapide, do ekzemple la konvertado de neono kaj oksigeno daŭras malpli ol jaron kaj la konvertado de silicio daŭras nur unu tagon! Same kiel sunsimilaj steloj, la eksteraj tavoloj de la stelo pligrandiĝas (tio okazas kiam gaso varmiĝas) dum la kerno iĝas pli densa. Ĉi tiuj steloj jam estis gigantaj en la komenco tamen, do la rezulto estas la plej grandaj steloj en la universo. Bonega ekzemplo estas VY Canis Majoris, kies diametro estas ĉirkaŭ 1420 fojojn tiom granda kiel tiu de la Suno. El tio sekvas ke la volumeno de la stelego estas pluraj miliardoj da fojoj pli granda ol tiu de nia Suno, kio igas VY Canis Majoris unu el la plej grandaj steloj iam trovitaj. Laŭ ĉiuj mezuroj ĉi tiuj gigantaj steloj do superas nian Sunon, sed la plej miriga parto ankoraŭ venu. Post la produktado de fero, kiam la nukleaj reagoj ekkostas energion, energio estas uzata anstataŭ liberigata. Tio signifas la ke la kerno implodas. Tiu implodo estas rapidega kaj liberigas pli da energio en kelkaj sekunoj ol la Suno en sia tuta vivo. Ankaŭ la eksteraj tavoloj implodas, sed ili estas trafataj de fortega ŝokondo kaj sennombraj neŭtrinoj (specifaj partikloj), kiuj kreiĝis en la kerno. La fortoj tiom grandas ke la materio haltas kaj estas puŝata eksteren. La stelo laŭvorte eksplodegas! Ĉi tiu fenomeno nomiĝas supernovao kaj la nebulozo kiu kreiĝas estas supernovaa restaĵo. Nur en supernovaoj la fortoj estas tiom grandaj ke ankaŭ elementoj pli pezaj ol fero kreiĝas. Tio signifas ke ĉiuj atomoj en la mondo, kiuj pli pezas ol fero iam estis en supernovao (aŭ kreitaj en laboratorio). Ĉi tio estas grava por kompreni, ĉar sen steloj, la universo konsistus el nur hidrogeno kaj heliumo (kaj iom da aliaj atomoj). Planedoj kreiĝas en molekulaj nuboj, sed tiuj nuboj estas nutrataj de mortintaj steloj. En la Lakta Vojo, averaĝe unu stelo kreiĝas ĉiujare kaj se nenio nutrus la molekulajn nubojn, ne plu estus sufiĉe da materialo en la galaksio por krei novajn stelojn. Anstataŭe, molekuloj ĉiam eniras novajn stelojn kaj tio ebligas preskaŭ ĉiun elementon surtere. Supernovaaj restaĵoj ne estas nur utilaj tamen, sed ankaŭ ege belaj. Ili montras la plej belajn strukturojn kaj kolorojn. Entuziasmuloj kun teleskopo povas denove uzi la Messier-katalogon, kiu enhavas unu supernovaan restaĵon:  la unua objekto en la listo, M1. Pli populare, M1 estas nomata la Krabnebulozo. Ĝi troviĝas en la konstelacio Taŭro kaj laŭ historiaj fontoj, ĝi korespondas al supernovao kiu okazis en 1054 kaj estis observata de Ĉinaj astronomoj. Nuntempe la restaĵoj estas tro malhelaj por vidi nudokule, sed dum hela nokto binokloj sufiĉas por almenaŭ svage vidi ĝin.

Nebulozoj 6
^ La Krabnebulozo

La plej imponaj nebulozoj tamen estas emisiaj nebulozoj. Kiam granda, varma stelo kreiĝas en molekula nubo, la gaso ĉirkaŭ ĝi povas varmiĝi de -250°C ĝis pli ol 8000°C. Tio kaŭzas ke la molekuloj disfalas kaj la kvanto de partikloj kvarobliĝas. La rezulto estas intensega premo, kiu puŝas la partiklojn eksteren. Tio kunpremas la trafatan gason, kio kaŭzas la formadon de novaj steloj, kiuj plifortigas la efikon. La rezulto estas ĉenreago, kiu iĝas eĉ pli ĥaosa kiam la origina stelo iĝas supernovao. Estas granda energiplena nubo, kiu konstante fluas. La grandaj steloj jonigas la hidrogenajn atomojn, kio igas ilin elsendi lumon. Same kiel en planedumaj nebulozoj, la koloroj indikas kiuj elementoj troviĝas en la nebulozo. La plej grandaj ekzemploj de emisiaj nebulozoj havas diametron de pli ol 500 lumjaroj. Tiuj ne troviĝas en la Lakta Vojo tamen. Pli tipaj estas nebulozoj de ĉirkaŭ 30 lumjaroj.

Nebulozoj 4.jpg
^ IC 4703, la Agla Nebulozo estas belega ekzemplo de emisia nebulozo.

Unu el la plej interesaj emisiaj nebulozoj estas la Nebulozo de Oriono. Ĝi troviĝas sub la zono de Oriono kaj konsistas el la objektoj M42 kaj M43. La radio kiu provizas energion al la nebulo venas el aro de helaj steloj, kiuj nomiĝas la Trapeza Stelamaso. La trapeza formo estas pro la kvar plej helaj steloj, sed ankaŭ estas multaj junaj, malgrandaj steloj. La nebulozo de Oriono estas la nura emisia nebulozo, kiu videblas nudokule. Oni povas trovi ĝin dum klaraj noktoj, kiel svagan makuleton. Per binokloj ĝi iĝas multe pli videbla kaj per teleskopo oni vere vidas strukturon. Kion oni ne vidas tamen, estas ke la nebulozo estas nur eta parto de giganta molekula nubo kiu tro malhelas por esti vidata. Ke ĝi estas tiom facile observebla igas la nebulozon tre populara inter astrofotografoj. Feliĉe, mi havas amikon kiu praktikas astrofotografion kiel ŝatokupon kaj pretis sendi foton kiel ekzemplon.

Nebulozoj 1.jpg
^ (dekstre) M42 kaj M43, la Nebulozo de Oriono, fotitaj de Mark Hendriks. Maldekstre troviĝas ankaŭ kelkaj aliaj objektoj, kiel NGC 1975

Kion oni povas konkludi estas ke astronomoj estas bonŝancaj. Nebulozoj ne nur estas ege valoraj kaj interesaj studobjektoj, sed ankaŭ ebligas la plej belajn bildojn en astronomio, aŭ eĉ scienco ĝenerale. Iel ankaŭ estas bela rakonto ke la vivo de steloj estas cirkla kaj ke ili naskiĝas kaj mortas en nebulozoj. Eble la fizika rakonto tamen, pri kiel tio okazas, estas eĉ pli interesa. Laste, nebulozoj kapablas kapti la intereson de homoj, kiuj kutime ne interesiĝas pri astronomio kaj igi ilin demandi sin, kion ili rigardas. Ĝi inspiras pli spertajn ĉielŝatantojn al preni sian teleskopon kaj rigardi aŭ eĉ foti tiujn belajn objektojn. Tio tiklas kaj ilian sciencan flankon kaj ilian artan flankon. Kiel ajn, la intensega radio de gigantaj steloj kaj eksplodoj ne nur havas efikon al gaso kaj polveroj, sed ankaŭ al homoj kaj tio estas valora.

Advertisements

2 pensoj pri “Nuboj en la kosmo

Respondi

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Ŝanĝi )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Ŝanĝi )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Ŝanĝi )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Ŝanĝi )

Connecting to %s