Sumut avaruudessa – yksi maailmankaikkeuden ihmeistä, hämmästyttävä kauneudellaan. Ne ovat arvokkaita paitsi visuaalista vetovoimaa. Sumujen tutkimus auttaa tutkijoita selventämään kosmoksen ja sen esineiden toiminnan lakeja, oikaisemaan teorioita maailmankaikkeuden kehityksestä ja tähtien elinkaaresta. Nykyään tiedämme paljon näistä esineistä, mutta kaukana kaikesta.
Kaasun ja pölyn seos
Melko pitkään, aina vuosisadan puoliväliin asti, sumuja pidettiin tähtijoukkoina, jotka ovat kaukana meistä huomattavien etäisyyksien päässä. Spekroskoopin käyttö vuonna 1860 mahdollisti sen, että monet niistä koostuvat kaasusta ja pölystä. Englantilainen tähtitieteilijä W. Heggins havaitsi, että sumujen valo eroaa tavallisten tähtien säteilystä. Edellisen spektri sisältää kirkkaita värillisiä viivoja tummien välissä, kun taas jälkimmäisessä tapauksessa tällaisia mustia juovia ei havaita.
Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että Linnunradan ja muiden galaksien sumutkoostuu pääasiassa kuumasta kaasun ja pölyn seoksesta. Samanlaisia kylmämuodostelmia kohdataan usein. Tällaisia tähtienvälisiä kaasupilviä kutsutaan myös sumuiksi.
Luokittelu
Sumun muodostavien elementtien ominaisuuksista riippuen niitä on useita tyyppejä. Niitä kaikkia esitetään suuria määriä avaruuden laajuudessa ja ne ovat yhtä mielenkiintoisia tähtitieteilijöille. Sumuja, jotka säteilevät valoa syystä tai toisesta, kutsutaan yleensä haja- tai kirkkaiksi. Niiden vastakohtana pääparametrissa on tietysti tumma. Hajasumuja on kolmenlaisia:
- heijastava;
- ongelma;
- supernovajäännökset.
Emissionsumut puolestaan on jaettu uusien tähtien muodostumisen alueisiin (H II) ja planetaarisiin sumuihin. Kaikille näille tyypeille on ominaista tietyt ominaisuudet, jotka tekevät niistä ainutlaatuisia ja läheisen tutkimuksen arvoisia.
Tähtien muodostumisalueet
Kaikki päästösumut ovat erimuotoisia valokaasupilviä. Niiden pääelementti on vety. Sumun keskellä sijaitsevan tähden vaikutuksen alaisena se ionisoituu ja törmää pilven raskaampien komponenttien atomien kanssa. Näiden prosessien tuloksena on tyypillinen vaaleanpunainen hehku.
Kotkan sumu eli M16 on loistava esimerkki tämäntyyppisistä objekteista. Täällä on tähtien muodostumisen alue, monia nuoria ja massiivisia kuumia tähtiä. Kotkasumu on missäisännöi tunnettua avaruusaluetta, luomisen pilaria. Nämä tähtituulen vaikutuksesta muodostuneet kaasupaakut ovat tähtien muodostumisvyöhyke. Valaisimien muodostuminen täällä johtuu kaasu- ja pölypylväiden puristumisesta painovoiman vaikutuksesta.
Tieteilijat ovat viime aikoina oppineet, että voimme ihailla luomisen pilareita vain toiset tuhat vuotta. Sitten ne katoavat. Itse asiassa pilarit tuhoutuivat noin 6 000 vuotta sitten supernovaräjähdyksen seurauksena. Valoa tältä avaruusalueelta on kuitenkin tullut meille noin seitsemäntuhatta vuotta, joten tähtitieteilijöiden meille laskema tapahtuma on vain tulevaisuuden kysymys.
Planeetasumut
Seuraavan tyypin valaisevien kaasu- ja pölypilvien nimen esitteli W. Herschel. Planetaarinen sumu on viimeinen vaihe tähden elämässä. Valaisimen luomat kuoret muodostavat tunnusomaisen kuvion. Nebula muistuttaa levyä, joka yleensä ympäröi planeettaa, kun sitä katsotaan pienen kaukoputken läpi. Tähän mennessä tunnetaan yli tuhat tällaista kohdetta.
Planeetaariset sumut ovat osa punaisten jättiläisten muuttumista valkoisiksi kääpiöiksi. Muodostuman keskellä on kuuma tähti, joka on spektrillään samanlainen kuin luokan O valaisimia. Sen lämpötila saavuttaa 125 000 K. Planeetatsumut ovat enimmäkseen suhteellisen pieniä - 0,05 parsek. Suurin osa niistä sijaitsee galaksimme keskustassa.
Tähden irrottaman kaasuvaipan massa on pieni. Se on kymmenesosa Auringon vastaavasta parametrista. Kaasun ja pölyn seos poistetaansumun keskustaan jopa 20 km/s nopeudella. Kuori on olemassa noin 35 tuhatta vuotta, ja sen jälkeen siitä tulee erittäin harvinaista ja erottamaton.
Ominaisuudet
Planeetaarinen sumu voi olla eri muotoinen. Pohjimmiltaan se on tavalla tai toisella lähellä palloa. Siellä on pyöreitä, renkaan muotoisia, käsipainon muotoisia epäsäännöllisen muotoisia sumuja. Tällaisten avaruusobjektien spektreihin kuuluvat valokaasun ja keskitähden emissioviivat ja joskus absorptioviivat tähden spektristä.
Planeetaarinen sumu lähettää v altavan määrän energiaa. Se on paljon suurempi kuin keskitähdellä. Muodostelman ydin lähettää ultraviolettisäteitä korkean lämpötilansa vuoksi. Ne ionisoivat kaasuatomeja. Hiukkaset kuumennetaan, ultraviolettisäteilyn sijaan ne alkavat lähettää näkyviä säteitä. Niiden spektri sisältää emissioviivoja, jotka kuvaavat muodostumaa kokonaisuutena.
Kissansilmäsumu
Luonto on käsityöläinen luomaan odottamattomia ja kauniita muotoja. Huomionarvoinen tässä suhteessa on planetaarinen sumu, koska sen samank altaisuus on nimeltään Kissansilmä (NGC 6543). Se löydettiin vuonna 1786, ja se oli ensimmäinen, jonka tutkijat tunnistivat valokaasupilveksi. Kissansilmäsumu sijaitsee Dracon tähdistössä ja sillä on erittäin mielenkiintoinen monimutkainen rakenne.
Se perustettiin noin 100 vuotta sitten. Sitten keskitähti irrotti kuorensa ja muodosti samankeskisiä kaasu- ja pölyviivoja, jotka ovat ominaisia esineen kuviolle. KäytössäNykyään sumun ilmeisimmän keskusrakenteen muodostumismekanismi on edelleen epäselvä. Tällaisen kuvion esiintyminen selittyy hyvin kaksoistähden sijainnilla sumun ytimessä. Toistaiseksi ei kuitenkaan ole todisteita tämän asian tueksi.
NGC 6543:n sädekehän lämpötila on noin 15 000 K. Sumun ydin kuumennetaan 80 000 K. Samaan aikaan keskitähti on useita tuhansia kertoja kirkkaampi kuin aurinko.
Kolossaali räjähdys
Massiiviset tähdet päättävät usein elinkaarensa upeilla "erikoistehosteilla". Voimakkaat räjähdykset johtavat siihen, että valaisin menettää kaikki ulkoiset kuoret. Ne liikkuvat pois keskustasta yli 10 000 km/s nopeudella. Liikkuvan aineen törmäys staattisen aineen kanssa aiheuttaa voimakkaan kaasun lämpötilan nousun. Tämän seurauksena sen hiukkaset alkavat hehkua. Usein supernovajäännökset eivät ole pallomaisia muodostelmia, mikä vaikuttaa loogiselta, vaan erimuotoisia sumuja. Tämä johtuu siitä, että suurella nopeudella ruiskutettu aine muodostaa epäsäännöllisesti hyytymiä ja klustereita.
Tuhannen vuoden takainen jälki
Ehkä kuuluisin supernovajäännös on Rapusumu. Hänet synnyttänyt tähti räjähti lähes tuhat vuotta sitten, vuonna 1054. Tarkka päivämäärä määritettiin kiinalaisten kronikoiden mukaan, joissa sen välähdys taivaalla on kuvattu hyvin.
Rapusumulle tyypillinen kuvio on supernovan sinkoama kaasu, joka ei ole vielä täysin sekoittunut tähtienväliseen aineeseen. Kohde sijaitsee 3300 valovuoden etäisyydellä kohteestameille ja laajenee jatkuvasti 120 km/s nopeudella.
Keskellä Rapusumu sisältää supernovajäännöksen – neutronitähden, joka lähettää elektronivirtoja, jotka ovat jatkuvan polarisoidun säteilyn lähteitä.
Heijastusumut
Toinen tyyppi näistä avaruusobjekteista koostuu kylmästä kaasun ja pölyn seoksesta, joka ei pysty säteilemään valoa itsestään. Heijastusumut hehkuvat lähellä olevien esineiden vuoksi. Nämä voivat olla tähtiä tai vastaavia hajamuodostelmia. Sironneen valon spektri pysyy samana kuin sen lähteiden spektri, mutta sininen valo hallitsee tarkkailijaa.
Erittäin mielenkiintoinen tämäntyyppinen sumu liittyy Merope-tähteen. Pleiades-klusterin valaisin on tuhonnut ohimenevää molekyylipilveä useiden miljoonien vuosien ajan. Tähden vaikutuksen seurauksena sumun hiukkaset asettuvat tiettyyn järjestykseen ja vedetään sitä kohti. Jonkin ajan kuluttua (tarkka aika ei ole tiedossa) Merope voi tuhota pilven kokonaan.
Pumma hevonen
Diffuusimuodostelmia verrataan usein absorboivaan sumuun. Linnunradan galaksissa niitä on monia. Nämä ovat erittäin tiheitä pöly- ja kaasupilviä, jotka absorboivat valoa niiden takana olevista emissio- ja heijastussumuista ja tähdistä. Nämä kylmät kosmiset muodostelmat koostuvat enimmäkseen vetyatomeista, vaikka ne sisältävät myös raskaampia alkuaineita.
Tämän tyypin erinomainen edustaja on Hevosenpääsumu. Se sijaitsee Orionin tähdistössä. Hevosen päätä muistuttavan sumun tyypillinen muoto muodostui tähtituulen ja säteilyn vaikutuksesta. Kohde on selvästi näkyvissä, koska sen taustana toimii kirkas emissiomuodostelma. Samaan aikaan Hevosenpääsumu on vain pieni osa laajennettua, lähes näkymätöntä, absorboivaa pöly- ja kaasupilveä.
Hubble-teleskoopin ansiosta sumut, myös planetaariset, ovat tuttuja monille nykyään. Valokuvat avaruuden alueista, joissa ne sijaitsevat, vaikuttavat sielun syvyyksiin eivätkä jätä ketään välinpitämättömäksi.