سحابی
|
ابر های عظیمی که عمدتآ از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده اند و محل تشکیل ستارگان هستند .
محتویات
انواع سحابی ها
سحابی نشری
نور بیشتر سحابیهای نشری بصورت خطوط طیفی نشری می باشد.در این سحابیها اتمها توسط تابش ماوراءبنفش ناشی از ستاره یا ستارگان داغ یونیده شده وبدنبال این در نور مرئی تابش دوباره داشته ودیده می شوند.تابش دوباره به این شکل است که الکترونی که از اتم مادر جدا شده دوباره با آن ترکیب می شود ونور تولید می کند این نور تولیدی نه در همان طول موج نور ورودی بلکه با طول موج بلندتر ودر ناحیه مرئی طیف می باشد.سحابی نشری خود به چند دسته تقسیم می شوند.هیدروژن ماده غالب سحابی ها است . اگر ستاره عامل تحریک سحابی خیلی داغ باشد بیشترین تابش آن در منطقه ماوراءبنفش بوده وهمین موجب درخشندگی بیشتر سحابی حتی بیشتر از درخشندگی ظاهری خود ستاره خواهد شد.گرچه سحابی ها درخشنده به نظر می رسند این را باید بدانید که بسیار رقیق می باشند و مشخص شده که به طور نوعی هر کیلوگرم ماده در حجمی حدود هزار میلیون کیلومتر مکعب پخش شده است. سحابیهایی که باقیمانده یک انفجار ابر نواختری هستند معمولا" در منطقه رادیویی طیف قابل کشف هستند . اما در بعضی موارد نیز مانند سحابی خرچنگ در صورت فلکی ثور تابش می تواند در نور مرئی هم رخ می دهد. سحابی های سیاره ای هم که بدنبال فعالیت شدید ستاره ای بوجود می آیند ونور سحابی ناشی از تحریک مواد آن توسط ستاره مرکزی می باشد از جمله سحابیهای نشری به حساب می آیند.
سحابی تاریک
علاوه بر سحابیهای نامبرده سحابی تاریک یا سحابی جذبی (مانند سحابی کله اسبی) نیز وجود دارد که برخلاف موارد قبلی توسط هیچ ستاره ای روشن نشده اندو فقط بدلیل قرار گرفتن در مقابل نواحی روشن پشتی قابل مشاهده می شوند. سحابی تاریک یا سحابی جذبی ٬ابری از غبار وگازهای سرد است که تنها بدلیل اینکه مانع عبور نور اجرام مناطق پشتی خود مانند ستارگان یا سحابیهای روشن می شود دیده می شود.اندازه این سحابیهای تاریک از حدود یک دقیقه قوسی وتاحدودی کروی شکل بانام گلبولهای باک Bok که در مقابل سحابیهای نشری زمینه مشاهده می شوند شروع می شود تا اشکالی بزرگتر مانند سحابی کله اسبی ٬ ابرهای تاریک مانند گونی ذغال که با چشم غیر مسلح هم دیده می شود تا منطقه بسیار بزرگ رو(RHO) مارافسای که مساحت آن به هزار درجه مربع یا 2 درصد کل مساحت آسمان می رسد.
این ابرها مخلوطی از غبار وگاز می باشند وترکیب کلی آنها مانند توزیع فراوانی کیهانی 75 درصد هیدروژن 23 درصد هلیم وبقیه عناصر سنگین تر می باشد.اندازه ذرات غبار کمتر از میکرومتر بوده وتنها 1/0 درصد جرم یک توده ابری را تشکیل می دهد. بااین وجود ذرات غبار نقش مهمی در شکل گیری مولکولها در فضا دارند.سطح این ذرات بعنوان بستری برای نشستن اتمها وشکل گیری ترکیباتی مانند مولکولهای هیدروژن وحتی ترکیباتی پیچیده تر مانند فرمالدهید و آمینواسیدها به حساب می آید.این ترکیبات تازه شکل گرفته توسط سایه ای که خود ابر تولید می کند از گزند تابشهای ماوراءبنفش ویران کننده در امان می مانند.بدین ترتیب درون ابرهای مولکولی بسیار سرد ودمای مناطق درونی حتی به 10 درجه کلوین می رسد واین موجب نزدیکی گرانشی ودرنهایت شکل گیری ستارگان جدید می شود.
سحابی بازتابی
اگر ابری از غبار ، نزدیک یک ستاره روشن باشد، نور ستاره را پخش میکند . بدین ترتیب برخی میتوان ابرهای مجزای غبار را به صورت سحابیهای بازتابی روشن کرد. حدود ۵۰۰ سحابی بازتابی شناخته شده است. بیشترین سحابیهای بازتابی در نزدیکی خوشهی پروین و ستارهی غول قلبالعقرب دیده میشوند. قلبالعقرب، خود به وسیلهی یک سحابی بازتابی قرمز و بزرگ احاطه شده است. به عنوان مثال سحابی بازتابی 2068 NGC، نزدیک یک ابر غبار بزرگ و غلیظ، چند درجه بهسمت شمال غربی سیفالجبار قرار دارد. این سحابی، که یکی از روشنترین سحابیهای بازتابی است، تنها موردی است که در فهرست مسیه به چشم میخورد (M78). در وسط سحابی، دو ستاره با قدری نزدیک به 11 وجود دارد. ستارهی شمالی، سحابی را روشن میکند، در حالی که دیگری احتمالاً در جلو سحابی است. یکی دیگر از سحابیهای بازتابی روشن که خیلی هم مورد مطالعه قرار گرفته است، سحابی 7023 NGC در صورت فلکی قیفاووس است. این سحابی نیز با یک سحابی تاریک در ارتباط میباشد. در طیف ستارهی روشن کننده (از ردهی طیفی Be) خطوط جذبی وجود دارد. ستارههایی فروسرخ نیز در سطح سحابی کشف شده است؛ از این رو، احتمالاً این سحابی یک ناحیهی تشکیل ستاره باشد.
در ساله ۱۹۲۲ ، ادوین هابل یک تحقیق بنیادی پیرامون سحابیهای روشن در راه شیری را منتشر کرد. به دنبال مشاهدات گسترده نورسنجی و عکاسی ، او توانست به ۲ رابطه ی جالب دست یابد . نخست او دریافت که سحابی نشری ، تنها نزدیک ستارههای با رده طیفی قبل از B0 به وجود می آیند؛ در حالی که سحابیهای بازتابی ، نزدیک ستارههای رده طیفی B1 و بعد از آن یافت می شود.دوم اینکه ، هابل رابطهای را بین اندازه ی زاویه سحابی ،R ، و قدر ظاهری ستاره روشن کنند ،m ، کشف کرد:
بنابر این ستاره هرچه روشن تر باشد ، قطر زاویه سحابی بازتابی، بیشتر است.معمولا اندازه سحابی در نوردهی طولانی تر افزایش مییابد،چرا که مناطق ضعیف تر نیز ظاهر می شوند. بنابر این R را باید متناظر با یک حد معین از درخشندگی سطحی تعریف کرد. مقدار ثابت در رابطه ی هابل به این درخشندگی سطحی معین بستگی دارد.
میتوان رابطه هابل را به صورت نظری نیز به دست آورد.بدین منظور باید فرض شود که روشنی ابر غبار، به صورت معکوس متناسب است با مجذور فاصله تا ستاره روشن کنند؛ و اینکه توزیع ابرها در فضا یکنوخت می باشد.از رابطهٔ نظری هابل ، عبارتی برای ثابت سمت راست نیز به دست می اید. این ثابت به آلبدو و تابع فاز دانهها مربوط می شود.
مشاهداتی که بر روی سحابیهای بازتابی انجام گرفته نشان می دهد که آلبدوی دانههای بین ستاره ای نسبتا بالا است. البته هنوز با این شیوه امکان یافتن مقدار دقیق عددی میسر نشده است ، چرا که فاصلهٔ بین سحابیها و ستارههای روشن کننده ی آن ها به خوبی معلوم نیست. در سحابیهای تاریک که آنقدر به یک سطح نزدیک نیستند که دیده شوند، این امکان نیز وجود دارد که درخشندگی سطحی آنها را به عنوان سحابیهای بازتابی در نظر گرفت. این سحابی ها می توانند نور پراکنده ی ستارگان راه شیری را بازتابش نمایند.<ref name="multiple1"> کتاب مبانی ستارهشناسی/هانو کارتونن و همکاران/ مترجم: غلامرضا شاهعلی </ref>
در این سحابی ها مقدار توان بازتابندگی شدیدا با کاهش طول موج افزایش می یابد بنابراین سحابیهای بازتابی معمولا آبی رنگ به نظر می رسند. سحابی خوشه پروین و سحابی سر جادوگر از این نوع سحابی ها هستند.بیشترین سحابی بازتابی در نزدیکی خوشه پروین و ستاره غول قلب العقرب دیده میشود.قلب العقرب، خود به وسیله ی یک سحابی بازتابی قرمز و بزرگ احاطه شده است.<ref name="multiple1"> کتاب مبانی ستارهشناسی/هانو کارتونن و همکاران/ مترجم: غلامرضا شاهعلی </ref>
سحابی سیاره ای
یک سحابی نشری که اطراف بعضی ستاره ها قرار دارد ودر واقع ناشی از فرار مواد از همان ستاره ها می باشد تقریبا" کروی شکل بوده واز آنجاییکه درتلسکوپها به شکل سیاره دیده می شود سحابی سیاره ای نام گرفته است.تاکنون بیش از 1500 عدد سحابی سیاره ای در کهکشان راه شیری فهرست بندی شده اند که احتمالا" یک دهم تعداد واقعی آنها در کهکشان باشد.شعاع آنها از ابعاد منظومه شمسی گرفته تاچند سال نوری می باشد.سحابی های سیاره ای کوچک در تصاویر مستقیم٬ به شکل نقطه دیده می شوندو فقط ازخطوط نشری طیف آنهاست که از ستاره قابل تفکیک هستند.
در سال 1785 چهار سال بعد از کشف اورانوس ویلیام هرشل بدلیل شباهت آنها به سیارات٬ نام سحابی سیاره ای را برای آنها انتخاب کرد.او ابتدا فکر کرد که این سحابیها توده ای متمرکز از چندین ستاره ٬مانند خوشه های کروی هستند چند سال بعد سحابی ngc 1514 را کشف نمود که به شکل ستاره ای از قدر 8 بود که دارای جوی کروی ودرخشان بود .او متوجه شد که ستاره دقیقا"در مرکز سحابی قرار دارد بعد از مدتی متقاعد شد که سحابی واقعا" وجود دارد وترکیبی از ستاره نیست.
ستاره های مرکزی سحابیهای سیاره ای ٬ ستاره هایی بسیار داغ هستند ودمای آنها بین 20000 درجه تا 100000 درجه وحتی بیشتر است.باتوجه به این دمای بالا درخشندگی آنها (بین 1/0 تا 100 برابر درخشندگی خورشید )کم است بنابراین باید ستاره هایی کوچک باشند وبا توجه به این٬ تصور براین است که باید در حال تبدیل شدن به کوتوله سفید باشند.مواد تشکیل دهنده سحابی که از جنس گاز هیدروژن داغ است موادی هستند که مدتی پیش٬ زمانی که ستاره از نوع غول سرخ بوده از لایه های بیرونی آن با سرعت های حتی بیش از 60 کیلومتر در ثانیه فرار کرده اند.در بعضی موارد ستاره مرکزی بعد از مدتی موادی را به شکل باد ستاره ای قوی از خود بیرون می دهد واین باد موجب انقباض مواد در لایه های داخلی تر سحابی شده ودرون سحابی به شکل پوسته ای کروی مشاهده می شود.
تنها ده درصد سحابیهای سیاره ای کروی هستند.حدود 70 درصد آنها دارای ساختمانی دوقطبی ودارای دو لب( lobe ) می باشند.در بقیه موارد وجود میدان های مغناطیسی٬ چرخش ٬ دوتایی بودن ستاره ویا حضور توده های گازی می تواند به اشکال پیچیده تری منجر شوند.
بطور کلی سحابیهای سیاره ای به 6 دسته تقسیم شده اندکه با اعداد یونانی نشان داده می شوند.
I - ستاره مانند
II- قرص مانند که به سه زیر دسته تقسیم می شوند a – بسمت مرکز روشنتر هستند b – منظم c – دارای ساختمانی تاحدودی حلقه مانند
III- قرص نامنظم که به دو زیر دسته تقسیم می شوند a – خیلی نامنظم b-دارای ساختمانی تا حدودی حلقه ای
IV- حلقه ای
V- نامنظم
VI – دارای ساختمانی آنومالی
درخشندگی سحابی سیاره ای ناشی از تابش نور ماوراءبنفش ستاره داغ مرکزی است.اتمهای گازهای سحابی توسط فوتونهای ماوراءبنفش با انرژی لازم یونیده می شوند.برای مثال اتمهای هیدروژن توسط فوتونهای باطول موج ۹۱/۲نانومتر یا کوتاهتر یونیده می شوند.وقتی یونها با الکترونهای جداشده ترکیب می شوند فوتونهایی با نور مطابق با چندین انرژی مجاز تولید می کنند.بنابراین هر فوتون ماوراءبنفش تولیدی از ستاره مرکزی ورودی به سحابی به طیفی گسترده از فوتونها منجر می شود.
هر ستاره ی مرکزی توانایی تولید نور برای یونیده کردن حجم خاصی از سحابی دارد.امکان دارد گستره سحابی آنقدر باشد که نور ماوراءبنفش ستاره نمی تواند موجب درخشنده شدن آن شود.درحقیقت درون هر سحابی می توان چندین ناحیه مجزا سحابی مشاهده نمود که هرکدام ناشی از یونیده شدن نوع خاصی اتم یا یون است.بنابراین میتوان تفاوت ساختمان درونی سحابی را بکمک عکسهایی که با فیلترهای مجزا در طول موجهای متفاوت گرفته شده باشند احساس کرد.سحابی حلقوی M57 در صورت فلکی شلیاق نمونه خوبی است وتصاویر گرفته شده در طول موجهای آبی٬ سبز وقرمز از آن٬ گستره آنرا بزرگتر از آنچیزی که در نور مرئی قابل مشاهده است نشان می دهند چراکه هرکدام نشاندهنده نوع خاصی اتم یا یون هستند.برای دیدن سحابیهای سیاره ای بهتراست که از فیلترهای مناسب وبزرگنمایی های زیاد استفاده نمود.
تمام سحابیهای سیاره ای در حال انبساط هستندواین نکته را بدو روش می توان مشاهده کرد
روش اول :انتقال دوپلری در خطوط طیفی سحابی در امتداد خط دید که سرعتهای در حدود 20 کیلومتر در ثانیه را نشان می دهد.روش دوم: افزایش اندازه سحابی با کمک عکسبرداری در دو زمان متفاوت چند ساله در امتداد خط دیدبراحتی قابل لمس است.از اندازه گیری انبساط شعاعی ومماسی (اگر بتوانیم فرض کنیم که مساوی هستند) می توان در جهت اندازه گیری فاصله سحابی استفاده کرد.
با در نظر گرفتن اینکه باگذشت زمان سحابی منبسط شده وستاره مرکزی هم ضعیفتر می شود می توان عمر سحابیهای سیاره ای را در حد چند ده هزار سال نتیجه گیری کرد.از آنجاییکه حدود 10000 سحابی سیاره ای در کهکشان راه شیری وجود دارد می توان حدس زد که هر ساله چند عدد از آنها باید تولید شود.
نمونه های بارز سحابیهای سیاره ای سحابیهای زیر هستند:
سحابی پروانه ای ٬سحابی دامبل ٬سحابی اسکیمو ٬سحابی هلیکس٬ سحابی جغد و سحابی زحل
سحابیهای معروف
- سحابی جبار
- سحابی کله اسبی
- سحابی نعل اسب
- سحابی اسب تاریک
- سحابی خرچنگ
- سحابی جغد
- سحابی چشم گربه
- سحابی مار
- سحابی اسکیمو
- سحابی چپق
- سحابی سهتکه
- سحابی دمبل
- مسیه ۱۶(M16)
- سحابی امگا
- سحابی رتیل
- سحابی عقاب
- سحابی هلیکس
جستاره ای وابسته
- سحابی ستاره ای
- سحابی حلقه
- سحابی بزرگ حلقهزده
- سحابی گازی
- سحابی شکستی
- سحابی برونکهکشانی
- سحابی سیارهنما
منابع
<references/>