Mgławica Koński Łeb (jej oficjalna nazwa to Barnard 33) jest jednym z najbardziej znanych obiektów na niebie. Na zdjęciach wykonanych nawet teleskopami amatorskimi wygląda bardzo imponująco. Czym jest ten obiekt i czy zawsze wygląda na zwykłych zdjęciach w zakresie optycznym?
Gdzie mieszka kosmiczny koń
Mgławica Koński Łeb znajduje się w konstelacji Oriona - regionie nieba najbogatszym w interesujące obiekty - tuż pod jasną gwiazdą Alnitak (lewa gwiazda Pasa Oriona). Odległość do niego wynosi około 1600 lat świetlnych (około 490 parseków). Nie jest za daleko; według standardów galaktycznych jest naszą sąsiadką.
Jednak nie jest łatwo zaobserwować go za pomocą teleskopów amatorskich, chociaż można go sfotografować, zwłaszcza jeśli założy się na soczewkę specjalny filtr, który przepuszcza tylko jedno z pasm spektralnych światła emitowanego przez zjonizowany wodór. Faktem jest, że Barnard 33 jest dla nas widoczny na tle innej mgławicy - mgławicy emisyjnej intensywnie promieniującej właśnie w tym paśmiewidmo. Po zastosowaniu tego filtra zdjęcie głowy konia wygląda tak (patrz poniżej).
Wyjście z chmury
Jeśli przyjrzysz się uważnie zdjęciu mgławicy, zobaczysz, że wydaje się ona wyłaniać z gigantycznego ciemnego obłoku oświetlonego gwiazdami. Ten majestatyczny widok może zaszokować i zafascynować człowieka, zwłaszcza jeśli pamięta się, że "szyja" i "głowa" kosmicznego konia zajmują obszar przestrzeni o średnicy około 3,5 lat świetlnych.
Ogromna formacja, której są one niewielką częścią, jest z kolei tylko elementem jeszcze wspanialszej struktury o długości setek lat świetlnych. Ta struktura obejmuje duże międzygwiazdowe obłoki pyłu i gazu, jasne mgławice rozproszone, ciemne globule - izolowane obłoki gazu i pyłu, młode i formujące się gwiazdy. Cały ten kompleks nazywa się „Obłokiem molekularnym Oriona”.
Natura Mgławicy Mrocznego Końskiego Łba
Termin "ciemny" oznacza, że absorbuje światło, ale nie emituje go ani nie rozprasza i jest widoczny w zakresie optycznym tylko dlatego, że jego sylwetka osłania światło z mgławicy emisyjnej IC 434 znajdującej się za nim.
Takie obiekty są stosunkowo gęste (według standardów międzygwiezdnych), są to bardzo długie chmury gazu i pyłu. Charakteryzują się bardzo nieregularnymi i niewyraźnymi granicami oraz często mają skomplikowane nieregularne kształty.
Te chmuryzimno, ich temperatura nie przekracza kilkudziesięciu, czasem nawet jednostek kelwinów. Gaz występuje tam w formie cząsteczkowej, obecny jest również pył międzygwiazdowy - cząstki stałe o wielkości do 0,2 mikrona. Masa pyłu to około 1% masy gazu. Stężenie substancji w takim obłoku molekularnym może wynosić od 10-4 do 10-6 cząstek na centymetr sześcienny.
Największe chmury można zobaczyć gołym okiem, takie jak Worek Węgla w gwiazdozbiorze Krzyża Południa lub Wielka Szyba w gwiazdozbiorze Łabędzia.
Portret na podczerwień
Rozwój astronomii wszystkich fal umożliwił zobaczenie świata w najszerszym zakresie jego przejawów. W końcu obiekty fizyczne mogą promieniować nie tylko w zakresie optycznym. Co więcej, ten zakres częstotliwości – jedyny dostępny dla naszej bezpośredniej percepcji – jest bardzo wąski i odpowiada tylko za niewielką część całego promieniowania z kosmosu.
Promienie podczerwone mogą wiele powiedzieć o różnych obiektach kosmicznych. Tak więc w badaniu obłoków molekularnych są teraz niezbędnym narzędziem. Pochłaniając światło o częstotliwościach optycznych, chmura nieuchronnie będzie je reemitować w zakresie podczerwieni widma, a promieniowanie to będzie niosło informacje o budowie mgławicy i zachodzących w niej procesach. Pył nie stanowi bariery dla tych promieni.
W 2013 roku za pomocą teleskopu kosmicznego. Hubble wykonał jedno z najbardziej niezwykłych zdjęć Mgławicy Koński Łeb. Zdjęcie wykonane przy długości fali 1,1 µm (niebieska nakładka) i 1,6 µm(Kolor pomarańczowy); północ po lewej stronie. Ale ona już nie wygląda jak koń.
Co jest w środku?
Zdjęcia w podczerwieni zdają się usuwać kurtynę pyłową z mgławicy, w wyniku czego widoczna jest struktura chmur Barnard 33. Dynamika jej zewnętrznych obszarów jest doskonale widoczna: następuje wypływ gazu pod wpływem twardego promieniowania młodych, gorących gwiazd. Jedna z tych opraw znajduje się na szczycie chmury.
Zapadanie się obłoku jest również spowodowane promieniowaniem jonizującym z mgławicy emisyjnej IC 434. Patrząc teraz na obraz optyczny, poświata wokół krawędzi Barnarda 33 jest uderzająca – front jonizacji, gdzie spotykają się energetyczne fotony zewnętrzne warstwy chmury. Wszystkie te promieniowanie, jonizując gaz, dosłownie go „zdmuchują”. Przyspieszając w silnym polu magnetycznym, opuszcza chmurę. W ten sposób głowa konia stopniowo się topi i za kilka milionów lat całkowicie zniknie.
Obraz w podczerwieni o dużej długości fali pokazuje inną strukturę w mgławicy: łuk gazowy jest wyraźnie widoczny, gdzie widzimy znajomą sylwetkę konia w optyce.
Chemia chmury gazu i pyłu
Ponieważ ciemne mgławice są ekstremalnie zimne, ich własne promieniowanie pada na część widma o dużej długości fali. Dlatego skład chemiczny takich chmur jest badany poprzez analizę pików widm mikrofalowych i radiowych - tzw. sygnatury, sygnatury spektralne niektórych cząsteczek. Promieniowanie podczerwone pochodzące od pyłu jest również badane.
Głównym składnikiem każdej mgławicy jest oczywiście wodór - około 70%. Hel - około 28%; resztę stanowią inne substancje. Należy zauważyć, że ich stężenia w różnych mgławicach mogą się różnić. W widmach Końskiego Łba znaleziono sygnatury wody, tlenku węgla, amoniaku, cyjanowodoru, węgla obojętnego i innych substancji wspólnych dla obłoków międzygwiazdowych. Występują również związki organiczne: etanol, formaldehyd, kwas mrówkowy. Jednak była też jakaś niezidentyfikowana linia.
W 2012 roku ogłoszono, że w końcu odnaleziono cząsteczkę odpowiedzialną za tę tajemniczą sygnaturę. Okazało się, że jest to prosty związek węglowodorowy C3H+. Co ciekawe, w warunkach ziemskich taki jon cząsteczkowy nie byłby stabilny, ale w mgławicy międzygwiazdowej, gdzie materia jest niezwykle rozrzedzona, nic nie stoi na przeszkodzie, aby istniała.
Gwiezdne Przedszkole
Zimne i gęste obłoki molekularne są źródłem formowania się gwiazd, kolebką przyszłych gwiazd i układów planetarnych. W teorii powstawania gwiazd niektóre szczegóły tego procesu są wciąż niejasne. Jednak sam fakt istnienia obiektów protogwiazdowych na różnych etapach rozwoju w ciemnych mgławicach, a także bardzo młodych gwiazdach, został udowodniony przy użyciu dużej ilości danych obserwacyjnych.
Koński Łeb w konstelacji Oriona nie jest wyjątkiem. Ogólnie rzecz biorąc, cały gigantyczny molekularny Obłok Oriona charakteryzuje się aktywnymformacja gwiazd. A w gęstych rejonach Barnarda 33 trwają procesy narodzin gwiazd. Na przykład jasny obiekt prawie na samej „koronce” to młoda oprawa, która jeszcze nie opuściła „szkółki” pyłu i gazu. Podobne obiekty znajdują się w obszarze, w którym mgławica łączy się z dużym obłokiem. Tak więc „gwiazdowa szkółka” w Końskim Łbie działa i ostatecznie doprowadzi do zniszczenia tej spektakularnej kosmicznej struktury.
