יום שבת, 31 בדצמבר 2011

קסם הערפיליות

ערפיליות הן ענני גז ואבק בין-כוכביים הקשורים בהיוולדם ובמותם של כוכבים; בלטינית nebulae היא צורת הרבים של nebula, היינו עננה. שני המרכיבים הדומיננטיים בערפיליות הם כמובן מימן והליום, חומרי הגלם ההיוליים של הקוסמוס. בכמויות קטנות יותר נוכל למצוא בערפילית גם פחמן, חמצן, נאון ובכמויות מזעריות כמעט את כל היסודות הכבדים. החומר בערפילית נמצא בדרך כלל במצב מיונן ומעורר, מה שגורר פלואורנסציה (זהירה); אילולא כן היו הערפיליות אפלות ומשום כך נסתרות מעינינו, ואז אין לנו לגלותן אלא באמצעות הרקע אותו הן מסתירות (במקרה זה הן מכונות ערפיליות הסתרה). אמנם מרבית ערפיליות מקורן בשרידי כוכבים שגוועו ועברו תהליך השלת מעטפת או סופרנובה, אולם חלק מהערפיליות המפוזרות ברחבי הגלקסיה הן ענני גז היוליים מבראשית, כאלו שטרם הפכו אינקובטורים לכוכבים עתידיים.


במדע, ובפרט במדע תצפיתי, כמו גם במתמטיקה הטהורה, אי אפשר בלי למיין... אז הנה רצפט ברזולוציה גסה למדי למיון של ערפיליות. אני לא לגמרי בטוח שהמיון הזה מאוד מוצלח; כפי שנראה מיד, יש ערפיליות שנכנסות לשתי קטגוריות או יותר, ויש שאינן שייכות לאף קטגוריה באופן מובהק. אני גם לא לגמרי משוכנע שכל התהליכים המתוארים מטה (בכלליות) מובנים לי לאשורם, ולכן לא מתחייב על דקויות. בסופו של דבר מדובר בשורה התחתונה של מודלים המנסים להתחקות אחר תהליכים מסובכים ומורכבים שאינם ניתנים לשחזור במעבדה וכל שניתן לעשות הוא ללקט תימוכין בתצפיות.

כל התמונות מטה צולמו באמצעות טלסקופים מתקדמים מאוד, חלקם מוצבים על הקרקע, חלקם מוצבים בחלל, ועל אלו האחרונים נמנים צ'נדרה (קרני-X), ספיצר (אינפרא אדום), והאבל (אור נראה). רוב הצילומים המופיעים ברשומה זו נלקחו מהאתר המצויין של נאסא, APOD, וקישורים למקור מופיעים בכיתוב של התמונות. עם הזמן אעדכן את הרשומה בתמונות עדכניות שתפענה בכפוף לרלוונטיות שלהן לתוכן.



הקונוס למעלה (ערפילית הסתרה) ופרוות השועל למטה
(ערפילית החזרה), ויהלומי כוכבים בתווך (צביר פתוח
בתהליכי היווצרות). המערכת נמצאת 2500 ש"א
מאיתנו בקבוצת הכוכבים חד קרן. מקור: APOD.

נוף מלא-עצמה של ענני גז ואבק בקרינה (קמץ בק'). מקור: ויקיפדיה.
הערפילית באזור קרינה היא מהגדולות בשביל החלב, עמוסה
לעייפה בחומר גלם ליצירת כוכבים. ממוקמת על זרוע
קרינה-סגיטריוס, מרוחקת מאיתנו כ-10,000 ש"א.

מעולמות הקסם של קרינה. לאתר המקור.

"עמודי הבריאה" בערפילית העיט. עמודי מימן ואבק, שנות אור "גובהם",
המיילדים כוכבים מתוך "שלפוחיות רחמיות". 6,000 ש"א מאיתנו.

zoom-out לעמודי הבריאה. מקור: האתר של Daniel Lopez

ערפילית השושנה בקבוצת חד-קרן. מרחקה מאיתנו כ-5000 ש"א.
את מרכזה מפאר צביר פתוח; הצבע התכלכל של הכוכבים 
מעיד: מאסיבים וקצרי חיים...מקור: APOD.

  • ערפיליות קדם-פלנטריות: ערפיליות אלו הן פאזה של כוכב, החל מהמקום בו מסתיים שלב ה(על-)ענק אדום/צהוב/כחול של הכוכב וכלה בשלב השלת המעטפת. ממדי העננה במקרה זה קטנים יחסית, לכל היותר מסדר גודל של שנות אור בודדות ובדרך כלל פחות משנת אור אחת. מעטפת כוכב האם נהדפת ע"י גלי הלם המגיעים מאזור הליבה הלא-יציבה המתיכה עדיין הליום ליסודות כבדים יותר דוגמת פחמן וחמצן (בכוכבים שמסתם נעה בין מסת שמש אחת לבין שמונה מסות שמש) או פחמן חמצן ונאון ליסודות דוגמת צורן וברזל (בכוכבים שמסתם גדולה משמונה מסות שמש). ערפיליות קדם-פלנטריות מאופיינות בסימטריה צירית מובהקת, לעתים יותר מציר סימטריה אחד; יתכן שמקורו של המבנה הצירי בציר הסיבוב המקורי של כוכב האם, המקביל בקירוב לציר הדיפול המגנטי. ובמקרים בהם יש יותר מציר סימטריה אחד הרי שכוכב האם הוא כוכב כפול או מערכת מרובת כוכבים. ערפיליות קדם-פלנטריות הן ערפיליות פליטה: טמפרטורת פני השטח של כוכב האם גבוהות דיין לפלוט קרינה המעוררת (ואף מייננת) את המעטפת המושלת, וזו קורנת בשלל צבעים בהתאם למבנה רמות האנרגיה של מרכיביה.

ערפילית המרובע האדום במרחק 2,300 ש"א בקבוצת הכוכבים חד קרן.
במרכז הערפילית מערכת כוכבים בינארית. מקור: ויקיפדיה.

ערפילית הפרפר. מרחקה מאיתנו כ-4000 ש"א
בקבוצת הכוכבים עקרב. מקור: APOD

הנמלה בקבוצת סרגל. המעטפת נהדפת החוצה במהירות של 1,000
ק"מ לשנייה. מקור: APOD.

ערפילית שעון החול. שימו לב למבנה שני הגביעים הבוקעים מחגורת
המשווה של הננס הלבן במרכז, ונפתחים לאורך ציר הסיבוב.
העין הקוסמית הבוחנת הזו נמצאת  8,000 ש"א מאיתנו 
בקבוצת הכוכבים "זבוב". מקור: APOD.

הקסדה של תור NGC-2359. ערפילית קדם-סופרנובה המכונה
 Wolf-Rayet star, אורכה של הקסדה 30 ש"א ומיקומה כ-15,000
ש"א מאיתנו בקבוצת הכוכבים כלב גדול (Canis Majoris), קבוצתו
של סיריוס, הכוכב הבוהק בשמי הלילה. מקור: APOD

ערפילית הגמד באטה קרינה. גם כאן מדובר (ככל הנראה) בקדם-סופרנובה.
כמות החומר שהכוכב כבר השיל היא מסדר גודל של כמה מסות שמש...
כוכב כפול עם שני חברים מאוד מסיביים מצוי במרכז הערפילית.
נצבעה בצבעים לא טבעיים כדי להדגיש את המבנה המיוחד
שלה הנראה כמו פיצוץ שלא מן העולם הזה...

עין החתול בקבוצת הכוכבים דראקון. ערפילית קדם-פלנטרית, על פי ויקיפדיה 
הכוכב  במרכזה מסוג Wolf-Rayet. על פי APOD (המקור לצילום),
מדובר בכוכב דמוי שמש... (אז למי נאמין?) שימו לב לגלי ההלם
המתפשטים ברוח-השמש/מעטפת-מושלת של כוכב האם.  

מעטפתו החיצונית של הכוכב V838 Mon התרחבה בבת אחת, מה
שהפך אותו לכוכב הזוהר ביותר בגלקסיה במהלך ינואר 2002.
הדים של אור התפשטו מהכוכב החוצה והם מוחזרים ממעטפות
חומר שמלכתחילה עטפו את הכוכב ממרחקים. המחזה המרהיב
נמצא 20,000 ש"א מאיתנו בחד-קרן. מקור: APOD.

NGC 6888, או ערפילית הסהרון. הכוכב המאסיבי שבמרכזה
קורן עצמו לדעת בקצב של מסת שמש אחת בכל רבבת שנים.
כוכב WR זה נמצא בקבוצת ברבור במרחק של כ-5000
ש"א מכדה"א והוא צפוי לעבור סופרנובה בעתיד הקרוב.
מקור: APOD.

  • ערפיליות פלנטריות: פאזה של כוכב הנמצא בשלב מתקדם יותר של השלת המעטפת המתאפיין בד"כ בסימטריה כדורית/קליפתית בתוספת אי-אלו תצורות מרהיבות, עדות לשלב הטרום-פלנטרי הסוער. בשלב זה פולסים של גלי הלם מתפשטים מכיוון הגלעין החוצה, ורוח שמש חזקה מאוד נלווית להם. ערפיליות פלנטריות הן ערפיליות פליטה המורכבות מגז מיונן המעורר ע"י קרינה (בעיקר על-סגולה) הנפלטת ממה שנשאר מכוכב האם. הגז המעורר דועך דרך שלל מעברי הביניים האפשריים ומשום כך פולט קרינה בתחום רחב של אורכי גל. אורך חייה של ערפילית פלנטרית עשוי להגיע לכמה עשרות אלפי שנים והיא הולכת ומאבדת את צביונה המסודר בחלוף הזמן. במרכזה של הערפילית הפלנטרית המתעמעמת נותר הגלעין המכיל את תוצרי ההתכה התרמו-גרעינית בשלבים המתקדמים בחיי הכוכב, כלומר פחמן וחמצן. טמפרטורת הגלעין איננה גבוהה מספיק להתיך את היסודות הללו לכבדים יותר, ההתכה מסתיימת והגלעין הולך ומתקרר לאיטו ומתקבל ננס לבן. קוטרו של זה מסדר הגודל של קוטר כדה"א, וצפיפותו הממוצעת היא כמיליון טון למטר מעוקב, פי מליון מצפיפותם של מים. עם התקררותו של הננס הלבן דועך עירורה של המעטפת והיא חדלה לזהור והופכת אט אט לבלתי נראית.

הסליל בקבוצת אקווריוס, 700 ש"א מאיתנו. כוכב דמוי שמש בשלב השלת
המעטפת, ננס לבן הולך ומתהווה במרכז, חומו הרב קורן לעבר המעטפת,
מייננה, מעוררה, ומכאן זוהרה. מקור: APOD

תקריב על החלק הפנימי של הסליל. תצורות אלו
מופיעות בלא מעט ערפיליות פלנטריות ואין יודעים
בוודאות מה מקורן.

המשקולת, M27. עוד כוכב דמוי שמש בשלב השלת המעטפת.
כשנת אור אחת קוטרה, 1,200 ש"א מרחקה, בקבוצת
הכוכבים שועל מיקומה. מקור: APOD.

ערפילית הבועה. זוהי ערפילית פליטה, החומר מיונן מהקרינה החזקה
הבוקעת מהכוכב שבמרכז. הכוכב הזה מיינן גם את הערפילית
ששימשה לו אינקובטור. הבועה נמצאת בקסיופאה, ה-W
הגדול של השמיים הצפוניים. מקור: APOD.

NGC-2818, עוד דמוי שמש בשלב השלת המעטפת. נמצא כ-10,000 ש"א
מאיתנו בקבוצת מצפן, ארבעה ש"א רוחבה של הערפילית.

האסקימו, 1/3 שנת אור קוטרו. לפעמים מכנים את הערפילית
בשם פני המוקיון. האסקימו מרוחק כ-2900 ש"א מאיתנו
בקבוצת הכוכבים תאומים.

ממוקמת בקבוצת הכוכבים נבל, ערפילית הטבעת היא
ערפילית פלנטרית קלאסית, שהיא גם ערפילית פליטה
קלאסית: הננס הלבן במרכזה (0.6 מסות שמש) מעורר
את הגזים בערפילית לזהירה. קווי ספקטרום
הפליטה מעידים על נוכחות של חמצן מימן וחנקן.


ערפילית הרשתית היא ערפילית פלנטרית בצורה של צילינדר חלול,
ובמרכזו ננס לבן. מקור: APOD.


ערפילית מתושלח היא העתיקה ביותר המוכרת לנו. גילה של ערפילית זו -
השוכנת 4,500 ש"א מאיתנו בקבוצת ברבור - היא 150,000 שנה, פי 10
משנות חייה של ערפילית פלנטרית ממוצעת. מקור:  APOD

  • שאריות סופר-נובה: ערפיליות שמקורן בפיצוץ אלים ביותר של כוכב שמסתו גדולה משמונה מסות שמש. רק כחמשה-עשר אחוזים ממסת הכוכב קורסת ליצור את כוכב הניטרונים או החור השחור שיוותר בסוף התהליך בליבתה של הערפילית. ליבת הכוכב קורסת באחת וקריסתה נעצרת על שפת כוכב הניטרונים, או אופק האירועים של החור השחור. במקרה האחרון עצירת הקריסה היא רק אשליה הנובעת מאפקט התמתחות הזמן; במערכת החומר הקורס נמשכת הקריסה במשנה עוז עד החבירה לסינגולריות. כוכב הניטרונים הוא גרעין אטום ענק שממדיו מסדר גודל של עיר גדולה, ומסתו גדולה מכ-1.44 מסות שמש (גבול צ'אנדרסחאר, הגבול העליון למסה של ננס לבן) וקטנה מכ-3 מסות שמש (גבול טולמן-אופנהיימר-וולקוף). העצירה הפתאומית משחררת גל הדף עז הדוחק את המעטפת מן הליבה החוצה בעצמה אדירה והיא צוברת מהירויות של עשרות אלפי קילומטרים לשנייה לכל עבר. גלי ההלם הנעים במעטפת הנהדפת מיד ברגע הפיצוץ מייצרים תנאים להיתוך של ברזל ליסודות כבדים הרבה יותר דוגמת זהב ועופרת. הילכך, תהא העננה הפלנטרית הנוצרת בתהליך עשירה יחסית ביסודות כבדים ובסיס ליצירת מערכות שמש עתידיות עם פוטנציאל לכוכבי לכת סלעיים העשויים להכיל מחצבים של חומר כבד. 

ערפילית הסרטן בטאורוס (שור), ובמרכזה פולסאר, היינו
כוכב ניטרונים המתפקד כמגדלור גלקטי של קרינה א"מ.

תמונה בקרני-X (טלסקופ החלל צ'נדרה) של הפולסר בליבה של
ערפילית הסרטן. הפולסר מאיץ חלקיקים טעונים למהירויות פנטסטיות,
ואלו קורנים בתחום תדרים סביב קרינת X. שימו לב לסילון
מהמרכז, ולסערה העירבולית מסביב. מקור: APOD.


סופרנובה SNR-0509-67.5, מסוג IA, הופיעה לפני כ-400 שנה לצופה מהארץ, 
הערפילית מעלה היא מה שנותר. המעטפת עדיין מעוררת על ידי קרינת X
מהכוכב במרכז (חור שחור?) סופרנובה זו נמצאת במרחק 160,000 ש"א
מאיתנו בגלקסיה הננסית הענן המגלני הגדול, הלווינית לשביל החלב. 
הבועה מתפשטת גם היום במהירות של כ-5000 ק"מ לשנייה 
וקוטרה כ-23 ש"א. קרדיט: NASA.

צילום בשפע של אורכי גל, כולל קרני X, של שרידי הסופרנובה המפורסמת
ביותר SN-1006  בקבוצת הכוכבים בלופוס. ככל הנראה מדובר בסופרנובה
מהסוג הראשון  כאשר ננס לבן סופח חומר מבן הזוג עד שמסתו גדלה
מעבר לגבול צ'נדראסחאר. בשלב זה מתרחשת קריסת ליבה לכוכב
ניטרונים תוך כדי הנפה ברוטלית מאוד של מרבית החומר החוצה.
60 ש"א קוטרה של הערפילית הפלנטרית הזו ומרחקה
מאיתנו 7,000 ש"א. מקור: APOD.

  • ערפיליות פליטה-החזרה: לעתים קרובות מדובר בענני גז ואבק אדירי מימדים המילדים כוכבים ומשמשים אינקובטורים לכוכבים שזה עתה נולדו. מקורן של ערפיליות אלו בעיקר בחומר שנפלט מכוכבים שגוועו בתהליכי השלת מעטפת או סופרנובה כפי שתואר לעיל, אבל גם בחומר היולי המאכלס את הגלקסיה מראשית היווצרה. טמפרטורת הערפילית איננה אחידה; דווקא באזורים הקרירים נוצרים תנאים נוחים לתחילתה של קריסה כבידתית המסתיימת בהולדת כוכב, או מערכת מרובת כוכבים עם מרכז כובד משותף. אזורים הקורנים כתוצאה מעירור הנגרם ע"י הכוכבים המאכלסים את הערפילית מכונים אזורי פליטה, ואילו אזורים הנוגהים באורם ללא זהירה מכונים אזורי החזרה (או בליעה). בחלוף הזמן עשויים הכוכבים לצרוך את כל החומר שבערפילית ומתקבל צביר פתוח עשיר בכוכבים. כאלו הם ההיאדות והפליאדות בשור, הצביר הכפול בפרסאוס, ועוד ועוד... אם הכוכבים מאסיביים מאוד הרי שאורך החיים שלהם קצר ביותר ובתוך כמה מאות אלפי שנים או מליוני שנים הם יסיימו חייהם בסופר נובה ויחזירו חומר "מעובד" (כלומר אטומים כבדים) חזרה לתווך הבן כוכבי, מה שיזין ערפיליות חדשות בהתהוותן.

ערפילית אוריון. כ-1,200 ש"א מאיתנו, ערפילית פליטה ובליעה. לצפייה
בפרטי פרטים בקרו באתר המקור לתמונה זו. 13 ש"א אורך צלע הריבוע.

ערפילית השקנאי בקבוצת ברבור. הרכס האדיר נפרש על פני עשר ש"א.
צבעי הערפילית מעידים על המצאות מימן חמצן וגופרית. המרשתת השחורה
ברקע היא סוג של ערפילית הסתרה. מקור: APOD. קרדיט: כאן.


  • ערפיליות הסתרה וערפיליות החזרה. ערפילית הסתרה היא ערפילית בין-כוכבית קרה ודחוסה המסתירה את האור הנראה הבוקע מהכוכבים וענני הגז הנמצאים בצילה. יחד עם זאת, יש וערפיליות ההסתרה תהינה שקופות לגלי רדיו, ולעתים אף לקרינה אינפרא-אדומה. ערפילית ההסתרה בולעת את מרבית האור הנופל עליה ומשום כך נראית אפלה באופן בולט. היא עשויה להופיע כחלק של ענן מולקולרי רחב ממדים או לאכלס אזורים נרחבים בתוך ערפיליות אותן סיווגנו למעלה כערפיליות פליטה-החזרה. בניגוד לערפיליות הסתרה, ערפיליות החזרה הן ערפיליות כבויות (נעדרות פלואורנסנציה) המאופיינות באלבידו גבוה ומשום כך נוגהות באור הכוכבים המצויים בקרבה יחסית.

ערפיליות הסתרה בתוך ערפילית פליטה-החזרה באטה קרינה.
גן חיות שלם... מקור: APOD.

חור המנעול בקרינה. אני הייתי מכנה ערפילית הסתרה זו בשם "אצבע משולשת"...

ספארי שלם בערפילית השושנה, עשיר
בערפיליות פליטה והסתרה. מקור: APOD.

המפל (HH-222) בלב ענן הגז המולקולרי של אוריון (המכונה גם אורו-אנא,
אור השמיים בארמית). גובהו עשרה ש"א... שימו לב לסילון המדהים הנורה
בתחתית המפל (פולסאר?) מקור: APOD.

ראש המכשפה מואר באורו של הענק הכחול ריג'ל בקבוצת אוריון.
ערפילת החזרה קלאסית, כ-50 ש"א אורכה. מקור: APOD.

"צירוסים קוסמיים": ערפילית החזרה בצביר הפליאדות M45 , המשקפת
את הכוכב מירופ. מקור: APOD. קרדיט: לאונרדו אורזי  

עולם של ערפיליות בקסיופאה. VdB1 הוא השם שניתן לתכלכלה, חמש
ש"א מצד לצד, 1600 ש"א מרחקה מכדה"א. שימו לב לערפילית
ההסתרה מימין ומאחריה כוכב חדש נולד. מקור: APOD.

פנורמה על סביבת אוריון: השלשה משמאל הם מינטקה, אלנילם
ואלניתק. מתחת לאלניתק ערפילית השלהבת ומימינו ערפילית
ראש הפרש. האזור המואר מימין הוא ערפילית אוריון והטרפזיום.
מקור: APOD. קרדיט: Rogelio Bernal Andreo


ראש הפרש והשלהבת. האזור המצולם הוא זה של כוכב אלניטאק,
הצבע האדום ברקע מייצג ענני מימן שצולמו באינפרא-אדום. ראש הפרש
הוא ערפילית הסתרה, השלהבת - פליטה והסתרה. מקור: APOD.


כוכב מסיבי צעיר זה רק בן 100,000 שנים וכבר מסיים חייו כערפילית
פליטה והחזרה טרום-פלנטרית. IRS-4 נפרש על פני שתי שנות אור,
במרחק 2,000 ש"א מאיתנו, בקבוצת ברבור. מקור: APOD.
קרדיט: Great Telescope Cannay

תוספות מאוחרות:
  • 21/12/2012: עננת העכביש האדום... ננס לבן מהחמים ביותר שנצפו אי פעם יושב בליבו של ה-mess הזה, שאריות מכוכב קומפקטי דמוי שמש. החומר נזרק מהכוכב במהירות של כ-1000 ק"מ בשנייה. המערכת, המסומנת NGC 6537, נצפית בקבוצת סגיטריוס במרחק משוער של כ-4000 שנות אור מאיתנו. מקור: APOD.


  • 1/2/2013: הקליעים של אוריון, העשויים מיונים של ברזל, פולחים את ערפילית אוריון במהירות של מאות קילומטרים בשניה. בתמונה זו הצבועה בצבעים מלאכותיים, היונים בוהקים בכחול בראש כל חרוט מימני של גלי ההלם שנוצרו בערפילית, ואורכו של כל חרוט כזה כחמישית שנת אור. מרחקה של זירת ההתרחשות מאיתנו כ-1500 שנות אור. מקור: APOD


  • NGC 5189 ; היפותזה: השלת מעטפת של חבר במערכת בינארית עם ציר סימטריה בעל נקיפה (היינו, ציר סימטריה המבצע פרצסיה). מקור: APOD.





zoom-out לערפילית ראש הפרש. מקור: APOD.

  • כנפי ערפילית הפרפר - ערפילית פלנטרית המרוחקת מאיתנו כ-2100 ש"א. במרכז המבנה - שני כוכבים הסובבים סביב מרכז כובד משותף בתוך דיסקה גזית שרדיוסה גדול פי עשרה מרדיוס מסלולו של פלוטו סביב השמש.

M2-9. מקור: APOD.



אין תגובות:

הוסף רשומת תגובה