Ordet nebulosa kommer från Latin för "moln" eller "dimma", och kan pluraliseras som antingen nebulosor eller nebulosor. Den vaggheten passar objektet: en nebulosa är helt enkelt en stor, glödande eller mörk fläck av det interstellära mediet, och det kan betyda mycket olika saker beroende på vilken typ du tittar på.
Några nebulosor är stjärnbildningsregioner där gas och damm klumpar sig tillsammans tills de kollapsar in i nya stjärnor. Andra är skräpet som lämnades när en stjärna dör - ibland försiktigt, ibland i en katastrofal explosion. En hel kategori är uppkallad efter planeter även om det inte har något att göra med planeter. Fysiken bakom varje typ är så olika att astronomer tvingades uppfinna separata namn, separata förklaringar, och i vissa fall vänta århundraden för att ta reda på vilken typ av nebulosa de faktiskt såg.
Ett moln utan fast form
Nebulosor är ofta stjärnbildningsregioner: gas, damm och annat material i dem klumpar sig i tätare regioner som fortsätter att attrahera mer materia tills de blir tillräckligt täta för att bilda stjärnor. Det är mekanismen bakom de flesta nya stjärnor som dyker upp i en galax - de är bokstavligen kondenserade från en nebulosas eget material.
De flesta nebulosor är enorma, med vissa som sträcker sig över hundratals ljusår. Och till skillnad från en planet eller en stjärna har en nebulosa sällan en skarp kant: de flesta nebulosor klassificeras som diffusa nebulosor, vilket betyder att de är utökade moln utan väl definierade gränser. Den kombinationen av gigantisk skala och oskarpa kanter är anledningen till att långvarig astrofotografi, snarare än en snabb blick genom ett litet teleskop, är det som vanligtvis avslöjar en nebulosas sanna struktur.
Astronomer har registrerat dem i nästan 2000 år
Nebulosor är inte en modern upptäckt. Omkring 150 e.Kr. registrerade astronomen Ptolemaeus fem stjärnor som såg nebulösa ut i böckerna VII–VIII i hans Almageste - utan någon möjlighet att veta att något av det han beskrev inte alls var en stjärna, bara en suddig ljuspunkt på fel plats.
Det tog århundraden innan någon beskrev något som var tydligare identifierbart som en nebulosa snarare än en stjärnkluster. Det som ändrade bilden var inte bara diffus vaghet, utan förmågan att registrera och korskontrollera detaljerade positioner och himmelsbeskrivningar - den typ av systematisk observation som senare tillät astronomer att särskilja verkliga gaskloler från bara olöst stjärnljus.
Nebulosor som lyser på egen hand
Emissiensnebulosor lyser för att deras gas är joniserad av närliggande stjärnor, snarare än att reflektera någon annans ljus. Stjärnor varmare än 25.000 K avger vanligen tillräckligt joniserande ultraviolett strålning vid våglängder kortare än 91,2 nm för att göra emissionsnebulosor omkring dem ljusare än reflektionsnebulosor. Med andra ord avgör temperaturen på en enda inbäddad stjärna om nebulosan omkring den kommer att lysa på egen hand eller helt enkelt sprida lånat ljus.
Gasen själv är inte exotisk. De flesta emissionsnebulosor är cirka 90% väte, resten bestå av helium, syre, kväve och andra element. Olika joniserade element lyser vid olika våglängder, och det är anledningen till att långtidsexponeringsbilder av emissionsnebulosor ofta dyker upp i levande röd och grön snarare än en enda enhetlig färg.
Nebulosor som bara lånar ljus
Reflektionsnebulosor fungerar enligt motsatta principen: deras damm är inte tillräckligt varmt för att bli joniserat, så det bara sprider stjärnljus, på samma sätt som dimma sprider en bils strålkastare. År 1912 analyserade astronomen Vesto Slipher spektrumet på nebulosan runt stjärnan Merope i Plejaderna och drog slutsatsen att nebulosan helt enkelt reflekterade ljus från Merope och stjärnan Alcyone snarare än att lysa på egen hand. Det var en genuin upptäckt på den tiden - ingen hade bevisat att ljuset från en nebulosa kunde vara helt lånat snarare än själv genererat.
Att särskilja reflektionsnebulosor från emissionsnebulosor, som separata fysiska fenomen med separata orsaker, blev en av de grundläggande klassificeringarna inom nebulosaastronomin - och det var helt beroende av spektroskopi, eftersom de två typerna kan se bedrägligt lika för det blotta ögat.
Nebulosorna som du inte kan se direkt
Inte alla nebulosor lyser. I mörka nebulosor orsakas ljusets utrotning av interstellärt damm i de kallaste, tätaste delarna av molekylära moln. I stället för att avge eller reflektera ljus, blockerar en mörk nebulosa det, vilket framträder som en svart siluett mot en ljusare bakgrund av stjärnor eller lysande gas.
Eftersom mörka nebulosor definieras av vad de blockerar snarare än vad de avger, är teleskop med synligt ljus fel verktyg för att studera vad som faktiskt finns inuti dem - astronomer förlitar sig istället på våglängder som damm inte absorberar lika effektivt.
En solliknande stjärnas vackra död
Planetariska nebulosor bildas vid slutet av livet på mellanmassiga stjärnor, ungefär 1 till 8 solmassa - som särskilt inkluderar Solen. När en stjärna som denna slut på bränsle, kastar den sina yttre skikt ut i rymden, vilket lämnar ett expanderande skal av lysande gas.
Namnet är en historisk olycka. "Planetarisk nebulosa" är en felaktig benämning: dessa objekt har ingenting att göra med planeter. Namnet kommer från deras runda, planetliknande form som ses genom tidiga teleskop. Astronomer för århundraden sedan kunde helt enkelt inte lösa de fina detaljer som skulle ha berättat för dem att de inte såg på en annan värld.
De är också långt mindre väsentliga än de verkar. En typisk planetarisk nebulosa är ungefär ett ljusår över och består av extremt utspädd gas, med en täthet vanligtvis mellan 100 och 10.000 partiklar per kubikcentimeter - nästan vakuum enligt någon daglig standard, hållen tillsammans endast av den enorma skalan. Ungefär 3.000 planetariska nebulosor är för närvarande kända i Vintergatan, av cirka 200 miljarder stjärnor i galaxen, en påminnelse om hur kort denna fas av stjärnlivet faktiskt är jämfört med miljarder år en stjärna tillbringarar på huvudsekvensen.
De är heller inte de snygga sfärerna som deras namn kan föreslå. Endast omkring 20% av planetariska nebulosor är sfäriskt symmetriska; resten har mer komplexa, asymmetriska former, utformade av faktorer som astronomer fortfarande arbetar på. Och denna öde är inte exotisk eller sällsynt - det är Solens framtid. Solen själv förväntas producera en planetarisk nebulosa ungefär 12 miljarder år efter bildningen, samma lugna slut som redan har hänt tusentals liknande stjärnor över hela galaxen.
En jättestjärnas våldsamma död
Stjärnor som är mycket mer massiva än Solen bleknar inte försiktigt - de exploderar, och vraket blir en supernovarest. En supernovanexplosion kan utkasta stjärnmaterial vid hastigheter på upp till 10% av ljushastigheten, eller ungefär 30.000 km/s, och den resulterande chockvägen värmer omgivande plasma till temperaturer långt över miljoner kelvin. Det är en helt annan våldssamhetsskala från det långsamma försvinnandet som producerar en planetarisk nebulosa.
Kända supernovarester inkluderar Krabbnebulosan, Tycho (ruinen av SN 1572, uppkallad efter Tycho Brahe) och Kepler (ruinen av SN 1604, uppkallad efter Johannes Kepler). Var och en är ett permanent register över en specifik explosion, i vissa fall en som var ljus nog för att märkas och skriva ned av observatörer som inte visste vad de faktiskt såg.
Fotografering av skapelsens pelare
Moderna nebulosabilder är skyldiga mycket till rymdteleskop som kan se våglängder som inget jordbaserat observatorium kan nå rent. Det berömda fotografiet av "Skapelsens pelare" av gas- och dammstrukturer i Örnenebulosol, taget av Hubble-rymdteleskopet 1 april 1995, visar en region ungefär 6.500-7.000 ljusår från jorden, och det förblir en av de mest igenkännbara astronomiska bilderna någonsin tagen.
.jpg){kind=link}
Nyare instrument har återvänt till samma mål med andra ögon. Infraröd bildbehandling tränger genom damm som synligt ljus inte kan penetrera, avslöjar struktur inuti pelarna som det ursprungliga fotografiet bara kunde antyda - en god illustration av hur en "slutgiltig" ikonisk bild av en nebulosa sällan förblir slutgiltig länge då teleskopteknik förbättras.