Mgławica Oriona: Żłobek gwiazd widoczny gołym okiem

Mgławica Oriona znajduje się 1 267 lat światła od Ziemi, a mimo to można ją zobaczyć bez teleskopu. Ta kombinacja jest tym, co czyni ją niezwykłą: jest to najbliższy Ziemi region masywnego tworzenia gwiazd, wystarczająco blisko, aby jego blask osiągnął widoczność gołym okiem na przestrzeni ponad tysiąca lat światła.

Zaklasyfikowana jako Messier 42 lub M42, mgławica znajduje się pośrodku „miecza" wiszącego z Pasa Oriona. Nie jest tylko widoczna – jest jednym z najczęściej fotografowanych i intensywnie badanych obiektów na nocnym niebie, ponieważ pozwala astronomom obserwować powstawanie gwiazd i planet w czasie rzeczywistym, wystarczająco blisko, aby rozróżnić poszczególne gwiazdy i dyski zamiast tylko anonimowego blasku.

Ten artykuł bada to, co czyni samą Mgławicę Oriona godną tej uwagi: jej skalę, przepełniony gromad gwiazdowy w jej wnętrzu, brutto liczbę systemów planetarnych niemowląt, które astronomowie tam znaleźli, i jej miejsce w ramach znacznie większego, w dużej mierze niewidocznego kompleksu chmur.

Mgławica Oriona znajduje się 1 267 lat światła daleko, co czyni ją najbliższym Ziemi regionem masywnego tworzenia gwiazd. Ta bliskość jest dokładnie powodem, dla którego stała się preferowanym laboratorium do badania, jak rodzą się gwiazdy – nigdzie indziej astronomowie nie mogą podejść tak blisko tak dużemu żłobowi i nadal widzieć go wyraźnie.

M42 szacuje się na około 25 lat światła szerokości, co daje mu pozorny rozmiar z Ziemi około 1 stopnia. Mgławica ma również rzeczywistą masę odpowiadającą temu rozmiarowi: około 2000 razy masę Słońca, związaną w gazem, kurzem i gwiazdami, które się z niego kondensują.

Mgławica Oriona jest jedną z najjaśniejszych mgławic na niebie i jest widoczna gołym okiem, o pozornej magnitudzie 4,0. W jasną, ciemną noc możesz ją rozpoznać jako rozmytą plamę w mieczu Oriona bez żadnej pomocy optycznej.

Biorąc pod uwagę tę jasność, jej historia jest dziwnie późna. Ani Almagest Ptolemeusza, ani Księga Stałych Gwiazd al-Sufiego go nie zanotowały, chociaż oba katalogi wymieniały inne plamy mgławości na niebie, a Galileusz nawet go nie wspominał, mimo że skierował swój teleskop dokładnie na ten punkt nieba w 1610 i 1617 roku. Rozproszona, chmurna natura mgławicy została po raz pierwszy zanotowana 26 listopada 1610 roku przez francuskiego astronoma Nicolas-Claude Fabri de Peiresca, używając teleskopu refraktorowego kuponego przez jego mecenasa Guillaume'a du Vaira. Obiekt widoczny gołym okiem wymagał ponad tysiąc lat zorganizowanej obserwacji nieba, aby być poprawnie zidentyfikowanym jako chmura zamiast gwiazdy.

W sercu Mgławicy Oriona znajduje się bardzo młody otwarty gromad gwiazdowy znany jako Trapez, nazwany według asteryzmu utworzonego przez jego cztery najjaśniejsze gwiazdy, upakowane w średnicy zaledwie 1,5 lat światła. To szczelne zgrupowanie to to, co zalewa otaczający gaz wystarczającą ilością światła ultrafioletowego, aby całą mgławica świeciła.

Trapez to zaledwie gęste jądro czegoś większego: jest to komponent znacznie większego gromada Mgławicy Oriona, stowarzyszenie około 2 800 gwiazd rozrzucone na średnicę 20 lat światła. To wiele młodych, grawitacyjnie oddziałujących gwiazd upakowanych w stosunkowo niewielką objętość kosmosu, co ustanawia dynamikę bardziej chaotycznego zachowania mgławicy.

Ta przepełnienie ma konsekwencje. Dwa miliony lat temu gromada Mgławicy Oriona mogła być domem dla uciekających gwiazd AE Aurigae, 53 Arietis i Mu Columbae, które teraz pędzą z dala od mgławicy z prędkościami większymi niż 100 km/s (62 mi/s). Główne wyjaśnienie to ścisłe spotkanie grawitacyjne w gromadzie na tyle gwałtowne, aby wyrzucić gwiazdy przy tych prędkościach – przypomnienie, że tak przepełniony „żłobek" nie jest miłym miejscem.

W mieszaninie może się kryć coś jeszcze bardziej masywnego. Artykuł z 2012 roku zasugerował, że czarna dziura o masie pośredniej, ponad 100 razy masa Słońca, może być obecna w Trapezie – propozycja złożona konkretnie w celu wyjaśnienia niezwykle dużego rozrzutu prędkości mierzonego wśród gwiazd gromady. Jeśli potwierdzone, oznaczałoby to, że ekstremalne prędkości gwiazd w regionie nie dotyczą tylko indywidualnych bliskich spotkań, ale także ukrytego, ciężkiego obiektu, który mieszając całą gromadę.

Zoomując z Trapezów i całej mgławicy jest jeszcze bardziej zajęty: obserwacje ujawniły około 700 gwiazd na różnych etapach tworzenia w Mgławicy Oriona. Ta liczba to powód, dla którego mgławica funkcjonuje mniej jako jeden obiekt i bardziej jako żłobek gwiazd, z nowymi gwiazdami pojawiającymi się na każdym etapie od zapadaq gazu do w pełni uformowanych młodych gwiazd.

Ten żłobek nie będzie otwarty na zawsze. Najmłodsze i najjaśniejsze gwiazdy widoczne w Mgławicy Oriona dzisiaj uważa się, że mają mniej niż 300 000 lat, a najjaśniejsza z nich może mieć tylko 10 000 lat – mgnienie oka według standardów gwiazdowych. W ciągu około 100 000 lat większość gazu i kurzu mgławicy zostanie wyrzucona, co oznacza, że roztański obłok, który widzimy teraz, jest etapem przejściowym, a nie stałą cechą nieba.

W 1993 roku obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a dostarczyły pierwszego znaczącego potwierdzenia istnienia dysk protoplanetarnych w Mgławicy Oriona – dyski gazu i kurzu wokół młodych gwiazd, które od tej pory noszą nazwę propydy. Uważa się je za systemy na najwcześniejszych etapach tworzenia planet, faktycznie systemy słoneczne schwytane w czynności montażu.

Od tego pierwszego potwierdzenia liczba wzrosła: odkryto prawie 180 propyid w Mgławicy Oriona. Obrazy propyidy w innych regionach tworzenia gwiazd są rzadkie, a Orion pozostaje jedynym regionem z dużą znaną próbką, po prostu dlatego, że jest wystarczająco blisko Ziemi, aby je rozstrzygać w szczegółach. Następna najlepsza witryna nie jest bliska – NGC 1977 ma największą liczbę propyidy znalezioną poza Mgławicą Oriona, a ta suma wynosi tylko 7 potwierdzonych. Prawie wszystko, co astronomowie wiedzą o propydach jako populacji, a nie jako odosobnione ciekawostki, pochodzi z tej jednej mgławicy.

Bez względu na to, jak spektakularna jest, Mgławica Oriona to tylko najjaśniejszy, najbardziej widoczny fragment czegoś znacznie większego. Jest częścią znacznie większej mgławicy znanej jako kompleks chmur molekularnych Oriona, która rozprostrzenia się przez całą konstelację Oriona i obejmuje Pętlę Barnarda, Mgławicę Głowy Konia, M43, M78 i Mgławicę Płomienia. Kompleks jako całość to region tworzenia gwiazd z wiekiem gwiazd do 12 milionów lat i rozprostrzenia się na setki lat światła – sama Mgławica Oriona to zaledwie część, która jest wystarczająco jasno oświetlona, aby zauważyć ją z Ziemi.

Wiele tej ukrytej aktywności ma miejsce w Orionie A, gigantycznej chmurze molekularnej, która zawiera Mgławicę Oriona i jest najaktywniejszym regionem tworzenia gwiazd w sąsiedztwie Słońca. W ostatnich kilku milionach lat około 3000 młodych obiektów gwiazdowych powstało tam, w tym około 190 protogwiazd i około 2600 gwiazd przed głównym ciągiem. Mgławica Oriona, jaśniała jaka jest, reprezentuje zaledwie ułamek tego razem – widoczny wierzchołek znacznie większego, w dużej mierze ciemnego żłobku.

• Wikipedia: Orion Nebula
• Wikipedia: Trapezium Cluster
• Wikipedia: Orion molecular cloud complex
• Wikipedia: Proplyd