Ποιά είναι η διαφορά του νεφελώματος από το πλανητικό νεφέλωμα;

Συχνές ερωτήσεις Σεπτέμβριος 2001

Από τις πιό όμορφες εικόνες από το διάστημα, είναι αυτές των νεφελωμάτων. Για παράδειγμα η εικόνα του Νεφελώματος του Καρκίνου.

Tο όνομα νεφέλωμα, nebula στα Λατινικά, είναι ένα νέφος αερίων και σκόνης στο διάστημα. Η λέξη αυτή όμως προσδιορίζει διαφόρους τύπους νεφελωμάτων: 

Από την μιά μεριά είναι το πλανητικό Νεφέλωμα - που είναι πυρακτωμένα κελύφη αερίου που ξεχύνονται από τα εξωτερικά στρώματα ενός κόκκινου γιγαντιαίου αστεριού στο τέλος της ζωής του.

Και από την άλλη είναι τα μεσογαλαξιακά ή μεσοαστρικά  νεφελώματα, που είναι οι τόποι  μέσα στους οποίους απαντώνται τεράστιες συγκεντρώσεις αερίων (άτομα και μόρια όλων των χημικών στοιχείων και ιδιαίτερα το πιο διαδεδομένο και ελαφρύ στοιχείο, το υδρογόνο) και σκόνης. Στα νεφελώματα της γαλαξιακής ζώνης γεννιούνται τ' άστρα, με μια αδιάκοπη διαδικασία δισεκατομμύρια χρόνια τώρα, στο εσωτερικό τους. Μέσα στις τεράστιες δηλαδή σκοτεινές εκτάσεις των αερίων και της σκόνης.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1920 η ύπαρξη των διαστρικών αυτών νεφελωμάτων αερίων και σκόνης προσδιόριζε και τις τοποθεσίες όπου βρίσκονταν τα λίκνα των άστρων, τις τοποθεσίες δηλαδή της γένεσής τους.

Υπάρχουν όμως αρκετοί τύποι νεφελωμάτων.

Νεφέλωμα ανάκλασης - Τα νεφελώματα των οποίων η σκόνη αντανακλά και διαχέει το φως των άστρων που βρίσκονται κοντά τους ονομάζονται νεφελώματα ανάκλασης και έχουν μία γαλαζωπή εμφάνιση.

Νεφέλωμα εκπομπής  -  Τα φωτεινά νεφελώματα που αποτελούνται κυρίως από ιονισμένο υδρογόνο, αδυνατίζουν το φως των άστρων, καθώς αυτό περνάει ανάμεσα από περιοχές όπου η σκόνη είναι αραιή, με αποτέλεσμα η σκόνη αυτή να απορροφάει το γαλάζιο κυρίως και το υπεριώδες φως και να εκπέμπει έτσι στην κόκκινη περιοχή του οπτικού φάσματος. Τα νεφελώματα αυτά έχουν την ιδιότητα να εκπέμπουν και δικό τους φως, γιατί η ακτινοβολία των άστρων που βρίσκονται μέσα τους διεγείρει τα υλικά που το αποτελούν, για αυτό και αυτού του είδους τα νεφελώματα ονομάζονται νεφελώματα εκπομπής.

Νεφέλωμα απορρόφησης -  ένα νέφος αερίου ή σκόνης που εμποδίζει το φως των άστρων να βγεί στο διάστημα, πέρα από αυτό, γιατί τα απορροφούν.

Μόνο όμως τα νεφελώματα αντανάκλασης, εκπομπής και απορρόφησης θεωρούνται πραγματικά νεφελώματα - ένα πλανητικό νεφέλωμα δεν έχει καμία σχέση με το ίδιο το νεφέλωμα - ή με τους πλανήτες, στην πραγματικότητα!

Τα νεφελώματα αντανάκλασης και εκπομπής είναι ο εντυπωσιακότερος τύπος - είναι φωτεινά πυρακτωμένα νέφη, τα οποία μπορούν να πάρουν οποιοδήποτε χρώμα του ουράνιου τόξου. Βρίσκονται συχνά στις περιοχές όπου διαμορφώνονται τα νέα αστέρια , ή μόλις έχουν διαμορφωθεί . Ένα από τα διασημότερα παραδείγματα είναι το μεγάλο νεφέλωμα στον αστερισμό του Ωρίωνα, ο κυνηγός - hunter, ο οποίος σχηματίζει το σχήμα του ξίφους. Φωτεινά νέα αστέρια βρίσκονται στον πυρήνα του νεφελώματος, σε μια συστάδα που αποκαλείται τραπέζιο -trapezium, και περιβάλλονται από το απέραντο νέφος του αερίου και της σκόνης από το οποίο έχουν διαμορφωθεί.

Παρά ο γεγονός ότι τα αστέρια των οποίων το φως, που ανακλάστηκε είναι γενικά υπόλευκου χρώματος, το νεφέλωμα μπορεί να εμφανίζεται με πολύ διαφορετικό χρώμα. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται επειδή τα λεπτά σωματίδια της σκόνης στα νέφη ενεργούν με τον ίδιο τρόπο όπως οι σταγόνες βροχής σε ένα ουράνιο τόξο, που διασκορπίζει το φως μέσω των διαφορετικών γωνιών ανάλογα με το μήκος κύματος και το χρώμα του. Έτσι τα νέφη ενεργούν όπως ένα πρίσμα, που διαχωρίζει το φως σε ένα φάσμα, και το χρώμα που βλέπετε καθορίζεται από την κατεύθυνση, από την οποία τα εξετάζετε. Ένα νεφέλωμα που φαίνεται κόκκινο σε μας στη Γη,  μπορεί να φαίνεται πράσινο σε έναν παρατηρητή σε ένα άλλο σύστημα αστεριών με μια διαφορετική γωνία ως προς το νεφέλωμα.

Αστρική γέννεση

Η σύγχρονη αστροφυσική αναγνωρίζει σήμερα τέσσερα στάδια στη διαδικασία γέννησης των άστρων: Στο πρώτο στάδιο έχουμε τη δημιουργία ενός αργά περιστρεφόμενου βασικού πυρήνα στο εσωτερικό ενός μοριακού νέφους.

Στο δεύτερο στάδιο ο πυρήνας αυτός καταρρέει σχηματίζοντας ένα πρωτοαστέρι με ένα δίσκο υλικών γύρω του, τα οποία περιβάλλονται από ένα καταρρέον πέπλο αερίων και σκόνης.

Στο τρίτο στάδιο έχουμε την απαρχή των πρώτων θερμοπυρηνικών αντιδράσεων και τη δημιουργία δευτέριου (βαρύ υδρογόνο) και ενέργειας. H ενέργεια αυτή τροφοδοτεί την εκπομπή ενός αστρικού ανέμου, ο οποίος τελικά σχηματίζει πίδακες υλικών που εκτοξεύονται από τους πόλους περιστροφής του πρωτοαστέρος. Αέρια υλικά που προσελκύονται από την περιφέρεια στριφογυρίζουν με τεράστιες ταχύτητες γύρω από το νεογέννητο άστρο σχηματίζοντας μια τεράστια δίνη υπερθερμανσμένων υλικών. Από τους πόλους του περιστρεφόμενου δίσκου ξεπετάγονται τεράστιοι πίδακες υλικών, πάνω και κάτω από το δίσκο, σαν τεράστια εκρηγνυόμενα ηφαίστεια. Οι πίδακες αυτοί χτυπούν με δύναμη το περιβάλλον νέφος αερίων και σκόνης, δημιουργώντας έτσι μερικές ιδιαίτερα θερμές εστίες υλικών.

Στο τελευταίο στάδιο ο αστρικός άνεμος γενικεύεται προς όλες τις κατευθύνσεις, απομακρύνοντας σιγά-σιγά τα υπολείμματα του νεφελώματος που σχημάτισε το νεογέννητο άστρο.   Με την πάροδο του χρόνου ο δίσκος των υλικών συμπυκνώνεται σχηματίζοντας μικρότερα σώματα, τα οποία μετατρέπονται σε πλανήτες και δορυφόρους. 

Πλανητικά νεφελώματα

Τα   πλανητικά νεφελώματα σχηματίζονται στο τέλος της ζωής ενός αστεριού. Υπάρχουν πολλές διαδικασίες που μπορούν να εμφανιστούν ανάλογα με το μέγεθος του αστεριού. Oταν ένα άστρο με μάζα μικρότερη από έντεκα ηλιακές μάζες γίνει ερυθρός γίγαντας, μπαίνει σε μία περίοδο αστάθειας. Αλλά αυτό γίνεται βασικά όταν του τελειώσει το υδρογόνο που έκαιγε μέχρι τότε, και εν συνεχεία αυτό το άστρο αρχίζει να καίει το ήλιο του. Τα αστέρια που καίνε το ήλιο δεν είναι πολύ σταθερά,  έτσι ώστε τα εξωτερικά μέρη του αστεριού να επεκτείνονται, λόγω του ότι η βαρυτική τους δύναμη, δεν είναι ικανή να τα συγκρατήσει, και τα οποία αποχωρίζονται σιγά-σιγά και διαφεύγουν στο διάστημα.

Αλλά αυτή η επέκταση των εξωτερικών τμημάτων, οδηγεί σε μια μείωση της θερμοκρασίας και της πίεσης τους, καθώς ο πυρήνας του αστεριού αντίθετα, συστέλλεται πάλι λόγω της βαρύτητας. Και έτσι συνεχίζεται η ζωή του αστεριού.

Αυτό οδηγεί τελικά προς ένα αστέρι που κυμαίνεται, κάνοντας τη φωτεινότητά του να μεταβάλεται πολύ γρήγορα μέσα σε μικρές χρονικές περιόδους. Αυτό κάνει το αστέρι να στείλνει προς τα έξω, τμήματα της μάζας από την επιφάνειά του, σαν τον ηλιακό άνεμο αλλά πολύ εντονότερα. Αυτός ο άνεμος καλείται υπερ-άνεμος και φυσά τόσο γρήγορα, έτσι ώστε να φεύγει προς  το διάστημα το εξωτερικό περίβλημα του αστεριού (αυτό διαρκεί περίπου 1000 έτη). Το υλικό που έφυγε από το άστρο, σχηματίζει ένα διαστελλόμενο κέλυφος αερίου που θερμαίνεται από έναν καυτό πυρήνα. Το νεφέλωμα συνεχίζει να επεκτείνεται έως ότου διαλυθεί.

Τα αέρια αυτά στρώματα περιλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της αρχικής μάζας ενός άστρου και αποχωρώντας, σχηματίζουν ένα διαστελλόμενο κέλυφος, το οποίο στα τηλεσκόπιά μας φαίνεται σαν ένας δακτύλιος αερίων. Οι αστρονόμοι των περασμένων αιώνων με τα μικρά τους τηλεσκόπια νόμιζαν ότι τα αντικείμενα αυτά έμοιαζαν με πλανήτες γι' αυτό και τα ονόμασαν πλανητικά νεφελώματα

Χίλια μόνο πλανητικά νεφελώματα έχουν ανακαλυφτεί μέχρι τώρα, γιατί η διάρκεια της ζωής τους είναι σχετικά μικρή. Μέσα σε 50.000 χρόνια τα αέρια αυτά διασκορπίζονται στο διάστημα, παύουν να "ερεθίζονται" από τον κεντρικό τους λευκό νάνο και δεν φαίνονται πια από τα τηλεσκόπιά μας. Το μεγαλύτερο και πλησιέστερο σε μας πλανητικό νεφέλωμα βρίσκεται στον αστερισμό του Υδροχόου και έχει διάμετρο δύο ετών φωτός. Στο κέντρο του νεφελώματος, βρίσκεται ο πυκνότατος, υπερθερμασμένος πυρήνας του που ακτινοβολεί ένα έντονο γαλαζόλευκο φως από μία επιφάνεια 16.000 φορές μικρότερη από την αρχική του. Δισεκατομμύρια όμως χρόνια αργότερα, ο άσπρος νάνος θα πάψει σιγά-σιγά να ακτινοβολεί, μετατρεπόμενος σ' έναν κρυστάλλινο, άψυχο, μαύρο νάνο. 

Τα διαστελλόμενα αέρια των πλανητικών νεφελωμάτων περιλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της αρχικής μάζας ενός άστρου και, καθώς αποχωρίζονται απ' αυτό, αφήνουν πίσω τους, αποκαλύπτοντάς τον συγχρόνως, το γυμνό υπερθερμασμένο πυρήνα του. Αντικρίζουμε δηλαδή το "πτώμα" του αρχικού άστρου, που έχει φτάσει πια στο τέλος του. Το αρχικό μας δηλαδή άστρο έχει μετατραπεί σ' έναν άσπρο νάνο που εκπέμπει τεράστιες ποσότητες υπεριώδους ακτινοβολίας και έχει επιφανειακή θερμοκρασία 100.000 βαθμών Κελσίου. Η μεγάλη όμως αυτή θερμότητα οφείλεται στην τρομαχτική συμπίεση των υλικών του που έχουν περιοριστεί σε μία σφαίρα με το μέγεθος της Γης μας. Τα διαστελλόμενα αέρια του κελύφους που περιβάλλει τον άσπρο νάνο "ερεθίζονται" από την υπεριώδη ακτινοβολία του και λάμπουν.