8 Minutės
Platus žvaigždėdaros regionas už maždaug 2 700 šviesmečių nuo mūsų žiba lyg šventinė dekoracija. Regionas, žinomas kaip NGC 2264 — kuriame yra vizualiai įspūdingas Kalėdų medžio spiečius (Christmas Tree Cluster), Kūgio ūkas (Cone Nebula) ir Fox Fur ūkas (Fox Fur Nebula) — demonstruoja, kaip naujai susiformavusios žvaigždės formuoja ir apšviečia savo aplinką per dešimtis šviesmečių.
Švytinčios dujų ir dulkių debesys sudaro Kalėdų medžio spiečių NGC 2264 žvaigždėdaros regione, kur naujos žvaigždės apšviečia aplinkinį ūką tarsi dangiškos ornamentikos elementus. Kūgio ūkas vainikuoja sceną viršuje, o raibstantis Fox Fur ūkas išsirita žemiau, kurdamas šventišką kosminį paveikslą, kuris užima beveik 80 šviesmečių pločio regioną. Autoriaus nuotrauka: Michael Kalika
Kas formuoja šį kosminį medį?
NGC 2264 yra sudėtingas tarpžvaigždinės dujos, dulkių ir jaunų žvaigždžių kompleksas, esantis vienaragio (Monoceros) žvaigždyne, netoli Paukščių Tako plokštumos. Tankios molekulinio vandenilio debesys suteikia pagrindinę medžiagą žvaigždžių susidarymui. Kai tam tikri dujų kamputai susitraukia dėl savo gravitacijos, formuojasi protostarai, kurie vėliau užsidega branduoline sinteze ir tampa tikromis žvaigždėmis.
Jaunos, karštos žvaigždės išskiria intensyvų ultravioletinį (UV) spinduliavimą ir stiprias žvaigždinės vėjo sroves. Šios radiacinės ir dinaminės sąveikos kiekvienu atveju keičia aplinkinį terpę: išskaptuoja stulpus ir ragus, suformuoja ryškias kraštines ribas ir šešėliuotas erdves, kuriose susikaupia laštingosios dujos ar tankesnės dulkių sankaupos. Šiuos procesus galima stebėti įvairiose bangos ilgio juostose — nuo optinės iki infraraudonųjų ir radijo, o kiekviena matomumo sritis atskleidžia skirtingas struktūras bei evoliucinį regiono etapą.
Svarbu pabrėžti, kad NGC 2264 nėra statiškas objektas: tai aktyvus ir dinamiškas žvaigždėdaros regionas. Per tūkstančius ar milijonus metų matome, kaip žvaigždžių radiacija ir supernova ar kitos energingos įvykiai gali pertvarkyti aplinką, skatindami arba slopindami tolimesnę žvaigždžių formaciją. Tokios sąveikos yra pavyzdys, kaip vietinės žvaigždžių kartos veikia vėlesnes kartas per mechaniškai ir radiacinį grįžtamąjį ryšį (feedback).
Emisija prieš atspindį
Regiono ryškiaspalvę išvaizdą lemia dvi pagrindinės fizikinės procesų grupės. Emisijos ūkai spindi tada, kai karštas, jonizuojantis spinduliavimas sužadina vandenilio atomus, kurie vėliau skleidžia fotonus — dažniausiai matomus raudonai per H-alfa liniją. Šios emisijos sritims dažnai priskiriama stiprią H-alfa emisiją, kuri tiriama naudojant siaurabanginius filtrus astronomijoje.
Kita vertus, atspindžio (refleksijos) ūkai šviečia nukreipdami žvaigždžių šviesą nuo mažų dulkių dalelių; toks išsklaidytas šviesos spektras dažnai atrodo melsvas, kadangi trumpesni bangos ilgiai labiau sklaido šviesą (Rayleigh ar Mie sklaida pagal dalelių dydžius). NGC 2264 atveju abu efektai yra akivaizdūs: raudona emisija iš jonizuoto vandenilio yra derinama su mėlynai tinkančiomis atspindžio zonomis aplink kai kurias žvaigždes, suteikdama regionui spalvingą ir daugiasluoksnį vaizdą.
Fizikinė interpretacija dažnai remiasi spektrine informacija: H-alfa, [O III], [S II] ir kitos linijos leidžia nustatyti jonizacijos laipsnį, temperatūrą ir tankį. Tuo pačiu infraraudonieji stebėjimai atskleidžia šiltesnes dulkes ir uždengtas jaunų protostarių sankaupas, o radijo ar submilimetriniai matavimai (pvz., CO linijos) nubrėžia molekulinių debesų morfologiją ir materijos judėjimą.
Pagrindiniai objektai: S Monocerotis, Kūgis ir Fox Fur
Vaizdinį centro tašką sudaro S Monocerotis (S Mon) — ryški ir kintanti O arba B tipo žvaigždė, kurios intensyvus spinduliavimas padeda apšviesti gretimus debesis. Tokios masyvios žvaigždės yra pagrindiniai regiono architektai: jų šviesa ir vėjas gali „išpūsti“ ertmes ir formuoti ryškias ribas, kurios vėliau tampa vietomis naujai žvaigždžių formacijai arba, atvirkščiai, išretintomis sritymis, kur formacija sulėtėja.
Virš S Mon matomas atviras trikampis jaunų žvaigždžių susitelkimas — tai ir suteikė regionui šventinį pravardės „Kalėdų medžio spiečius“. Ši struktūra susideda iš įvairaus amžiaus ir masių žvaigždžių, tarp kurių yra tiek T Tauri tipo (mažesnės masės) prie pagrindinės sekos dar nepasiekusių žvaigždžių, tiek ir Herbig Ae/Be tipo pradinės masės objektų. Tokios įvairovės analizė leidžia suprasti, kaip žvaigždžių masės pasiskirstymas (IMF — initial mass function) veikia spiečiaus evoliuciją.
Kūgio ūkas (Cone Nebula) formuoja dramatišką tamsų dulkėtą stulpą ir yra ryškus pavyzdys, kaip erozija nuo šalia esančių masyvių žvaigždžių gali sukurti ryškius, kolonizuotus sluoksnius. Šių stulpų interjeruose dažnai slepiasi tankios ir vėsios molekulinės zonos, kurių temperatūra ir slėgis tinkami tolimesnei žvaigždžių formacijai arba, alternatyviai, tokios zonas gali sunaikinti aplinkinės žvaigždės per savo ultravioletinę spinduliuotę.
Fox Fur ūkas, žinomas dėl savo tekstūruotos, ištemptos ir siūliškos išvaizdos, sklendžia žemiau Kūgio ir sudaro tarsi akis prikaustančią, kompleksinę šviesos ir šešėlių kompoziciją. Šių siluetų kontrastai, švytinčios plokštumos ir tamsios dulkų juostos daro NGC 2264 patraukliu tiek profesionalams, tiek mėgėjams astrofotografams.
Be vizualinės estetikos, kiekvienas iš šių elementų yra mokslinio intereso objektas: S Mon padeda nustatyti jonizuojančios spinduliuotės poveikį, Kūgio ūko stulpai ir slėpiniai yra vietos steigti tam tikras fizines sąlygas, o Fox Fur detalės atskleidžia turbulencinius oro srautus ir magnetinius laukus, kurie gali prisidėti prie dujų fragmentacijos.
Mastelis, atstumas ir matomumas
Nors šio darinys užima apie 1,5 laipsnio danguje — maždaug trijų pilnųjų mėnulių pločio išlygintų šalia — didelis atstumas padaro jo tikrąjį dydį milžinišku: beveik 80 šviesmečių nuo krašto iki krašto. Esant maždaug 2 700 šviesmečių atstumui iki Žemės, NGC 2264 geriausiai matomas žiemos mėnesiais vidutinėse šiaurinio pusrutulio platumose; tinkamos sąlygos ir vidutinio dydžio teleskopas ar ilgalaikės ekspozicijos fotografija leidžia fiksuoti regioną su aiškiu detalumu.
Matomumo sąlygos priklauso nuo kelių faktorių: šviesos taršos lygio, žvaigždėto dangaus skaidrumo, mėnulio fazės ir naudojamos įrangos jautrumo. Mėgėjams dažnai rekomenduojama naudoti siaurabanginius H-alfa filtrus, kad būtų išryškinta emisijos dujų struktūra, o platesnio spektro RC arba LRGB kombinacijos atskleidžia tiek emisijos, tiek atspindžio komponentus. Tuo tarpu infraraudonosios kameros ir jautresni CCD / CMOS jutikliai leidžia fiksuoti uždengtus protostarus ir protoplanetinius diskus, kurių matomumas optinėje juostoje ribotas.
Be vizualinių pastabų, NGC 2264 turi didelę mokslinę reikšmę. Tyrimai apie priešpagrindinės sekos (pre-main-sequence) žvaigždes, protoplanetinius diskus ir grįžtamąjį ryšį iš jaunų masyvių žvaigždžių padeda astronomams suprasti, kaip žvaigždžių spiečiai susiformuoja, evoliucionuoja ir veikia ateities žvaigždžių kartas. Observacijos įvairiose bangos ilgio juostose — optinės vaizdavimo, infraraudonųjų apžvalgos ir radijo molekulinės dujos žemėlapiai — kartu atskleidžia regiono struktūrą ir laiko juostą, sudarančią nuoseklią evoliucinę istoriją.
Remiantis Gaia misijos duomenimis, galime tiksliau nustatyti pavienių žvaigždžių atstumus ir judesius, o tai leidžia atskirti fizinius spiečiaus narius nuo vadinamųjų fono žvaigždžių. Tokios astrometrinės informacijos derinimas su spektrinėmis ir fotometrinėmis stebėsenomis yra svarbus įrankis bei duomenų sankirta žvaigždėdaros tyrimuose.
Stebėjimas ir tolimesni tyrimai
Tiek mėgėjai, tiek profesionalai toliau stebi NGC 2264, ieškodami kintančių žvaigždžių, protostarių džiovų (jets) ir pakeitimų ūko apšvietime. Kintamieji objektai, tokie kaip T Tauri tipo žvaigždės, gali keistis šviesumu dėl akrecijos procesų ir magnetinės veiklos; tai leidžia stebėti diskų evoliuciją ir materijos patekimą į žvaigždę.
Ateinančios apžvalgos misijos ir instrumentai su pagerintu infraraudonųjų spindulių jautrumu leis ištirti dulkėtus branduolius, kur slepiasi jauniausi protostarai. JWST (James Webb Space Telescope) ir kiti pažangūs infraraudonieji teleskopai gali atverti naują langą į šių objektų šilumines emisijas, o ALMA ir kiti submilimetriniai interferometrai suteiks aukštos raiškos žemėlapius dujų tankio ir judėjimo dinamikos suvokimui.
Aukštos raiškos spektroskopija leidžia žemėlapiuose identifikuoti dujų judėjimą, tiek infliukso (infall), tiek išstūmimo (outflow) vektorius, taip pat aptikti cheminę sudėtį ir jos variacijas regione. Tokios priemonės padeda atskirti, kurios masės dalys yra aktyviai krintančios į protostarus, o kurios yra pašalinamos žvaigždžių vėjų arba jonizuojančios spinduliuotės. Be to, cheminiai žymenys (pvz., CO, H2, organiniai molekuliai) suteikia informacijos apie planetų formavimosi aplink sąlygas ir cheminių elementų prieinamumą, kurie ateityje dalyvaus planetų sudėtyje.
Kartu šie stebėjimai ir analizės padeda įstatyti Kalėdų medžio spiečių platesniame galaktinės žvaigždėdaros kontekste: lyginant NGC 2264 su panašaus amžiaus regionais, astronomai gali identifikuoti bendras tendencijas ir išskirtines savybes, kurios lemia spiečiaus dydį, masių pasiskirstymą ir planetų formavimosi potencialą.
Galiausiai, tarptautiniai duomenų archyvai ir kelių bangos ilgių duomenų integravimas (multi-wavelength) leidžia mokslininkams kurti labiau detalizuotus ir patikimus modelius. Skaitmeniniai modeliai, derinami su stebimais duomenimis, suteikia galimybę simuliuoti spiečiaus raidą per milijonus metų ir prognozuoti būsimas transformacijas bei galimą žvaigždžių evoliuciją šiame regione.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą