Ein Nebel ist eine wirklich wundersame Sache. Benannt nach dem lateinischen Wort für „Wolke“, sind Nebel nicht nur massive Staubwolken, Wasserstoff- und Heliumgas sowie Plasma. Sie sind auch oft „Sternenkindergärten“ - d. h. der Ort, an dem Sterne geboren werden. Und jahrhundertelang wurden ferne Galaxien oft mit diesen massiven Wolken verwechselt.
Leider kratzen solche Beschreibungen kaum an der Oberfläche dessen, was Nebel sind und welche Bedeutung sie haben. Zwischen ihrem Entstehungsprozess, ihrer Rolle bei der Stern- und Planetenbildung und ihrer Vielfalt haben Nebel der Menschheit endlose Intrigen und Entdeckungen beschert.
Wissenschaftler und Astronomen sind sich seit einiger Zeit bewusst, dass der Weltraum nicht wirklich ein totales Vakuum ist. Tatsächlich besteht es aus Gas- und Staubpartikeln, die zusammen als Interstellares Medium (ISM) bezeichnet werden. Ungefähr 99% des ISM bestehen aus Gas, während ungefähr 75% seiner Masse in Form von Wasserstoff und die restlichen 25% als Helium vorliegen.
Das interstellare Gas besteht teilweise aus neutralen Atomen und Molekülen sowie geladenen Teilchen (auch bekannt als Plasma) wie Ionen und Elektronen. Dieses Gas ist extrem verdünnt mit einer durchschnittlichen Dichte von etwa 1 Atom pro Kubikzentimeter. Im Gegensatz dazu hat die Erdatmosphäre eine Dichte von ungefähr 30 Billionen Molekülen pro Kubikzentimeter (3,0 x 10)19 pro cm³) auf Meereshöhe.
Obwohl das interstellare Gas sehr verteilt ist, summiert sich die Materiemenge über die großen Entfernungen zwischen den Sternen. Und schließlich kann diese Materie bei ausreichender Anziehungskraft zwischen den Wolken zusammenwachsen und zusammenbrechen, um Sterne und Planetensysteme zu bilden.
Nebelbildung:
Im Wesentlichen wird ein Nebel gebildet, wenn Teile des interstellaren Mediums einem Gravitationskollaps unterliegen. Die gegenseitige Anziehungskraft führt dazu, dass Materie zusammenklumpt und Regionen mit immer größerer Dichte bilden. Daraus können sich in der Mitte des kollabierenden Materials Sterne bilden, deren ultraviolette ionisierende Strahlung bewirkt, dass das umgebende Gas bei optischen Wellenlängen sichtbar wird.
Die meisten Nebel sind riesig und haben einen Durchmesser von bis zu Hunderten von Lichtjahren. Obwohl die meisten Nebel dichter als der sie umgebende Raum sind, sind sie weitaus weniger dicht als jedes Vakuum, das in einer irdenen Umgebung erzeugt wird. Tatsächlich würde eine Nebelwolke, die ähnlich groß wie die Erde ist, nur so viel Material enthalten, dass ihre Masse nur wenige Kilogramm betragen würde.
Nebelklassifikation:
Stellare Objekte, die als Nebel bezeichnet werden können, werden in vier Hauptklassen eingeteilt. Die meisten fallen in die Kategorie von Diffuse NebelDas heißt, sie haben keine genau definierten Grenzen. Diese können aufgrund ihres Verhaltens mit sichtbarem Licht in zwei weitere Kategorien unterteilt werden - "Emissionsnebel" und "Reflexionsnebel".
Emissionsnebel sind solche, die Spektrallinienstrahlung von ionisiertem Gas emittieren und oft als HII-Regionen bezeichnet werden, da sie größtenteils aus ionisiertem Wasserstoff bestehen. Im Gegensatz dazu emittieren Reflexionsnebel keine nennenswerten Mengen an sichtbarem Licht, sind aber dennoch leuchtend, da sie das Licht von nahegelegenen Sternen reflektieren.
Es gibt auch das, was als bekannt ist Dunkle Nebel, undurchsichtige Wolken, die keine sichtbare Strahlung abgeben und nicht von Sternen beleuchtet werden, sondern das Licht von dahinter liegenden leuchtenden Objekten blockieren. Ähnlich wie Emissions- und Reflexionsnebel sind dunkle Nebel Quellen für Infrarotemissionen, hauptsächlich aufgrund des Vorhandenseins von Staub in ihnen.
Einige Nebel entstehen durch Supernova-Explosionen und werden daher als a klassifiziert Supernova Restnebel. In diesem Fall erfahren kurzlebige Sterne eine Implosion in ihren Kernen und blasen ihre äußeren Schichten ab. Diese Explosion hinterlässt einen "Rest" in Form eines kompakten Objekts - d. H. Eines Neutronensterns - und einer Gas- und Staubwolke, die durch die Energie der Explosion ionisiert wird.
Andere Nebel können sich als bilden Planetarische NebelDabei tritt ein massearmer Stern in die letzte Phase seines Lebens ein. In diesem Szenario treten Sterne in ihre Phase des Roten Riesen ein und verlieren langsam ihre äußeren Schichten aufgrund von Heliumblitzen in ihrem Inneren. Wenn der Stern genug Material verloren hat, steigt seine Temperatur und die von ihm emittierte UV-Strahlung ionisiert das umgebende Material, das er abgeworfen hat.
Diese Klasse enthält auch die als Protoplanetary Nebulae (PPN) bekannte Unterklasse, die für astronomische Objekte gilt, die eine kurzlebige Episode in der Evolution eines Sterns erleben. Dies ist die schnelle Phase, die zwischen dem Late Asymptotic Giant Branch (LAGB) und der folgenden Phase des Planetary Nebula (PN) stattfindet.
Während der Phase des asymptotischen Riesenastes (AGB) erleidet der Stern einen Massenverlust und emittiert eine zirkumstellare Hülle aus Wasserstoffgas. Wenn diese Phase zu Ende ist, tritt der Stern in die PPN-Phase ein, wo er von einem Zentralstern angeregt wird, wodurch er starke Infrarotstrahlung emittiert und zu einem Reflexionsnebel wird. Die PPN-Phase setzt sich fort, bis der Zentralstern eine Temperatur von 30.000 K erreicht. Danach ist er heiß genug, um das umgebende Gas zu ionisieren.
Geschichte der Nebelbeobachtung:
Viele nebulöse Objekte wurden von Astronomen während der Antike und des Mittelalters am Nachthimmel bemerkt. Die erste aufgezeichnete Beobachtung fand 150 n. Chr. Statt, als Ptolemaios das Vorhandensein von fünf Sternen in feststellte Almagast das erschien in seinem Buch nebulös. Er bemerkte auch eine Region der Leuchtkraft zwischen den Sternbildern Ursa Major und Leo, die keinem beobachtbaren Stern zugeordnet war.
In seinem Buch der FixsterneDer persische Astronom Abd al-Rahman al-Sufi, der 964 n. Chr. geschrieben wurde, machte die erste Beobachtung eines tatsächlichen Nebels. Nach den Beobachtungen von al-Sufi war an einem Teil des Nachthimmels, an dem sich die Andromeda-Galaxie befindet, „eine kleine Wolke“ zu sehen. Er katalogisierte auch andere nebulöse Objekte wie das Omicron Velorum und Brocchis Cluster.
Am 4. Juli 1054 war die Supernova, die den Krebsnebel (SN 1054) schuf, für Astronomen auf der Erde sichtbar, und es wurden Beobachtungen aufgezeichnet, die sowohl von arabischen als auch von chinesischen Astronomen gemacht wurden. Obwohl anekdotische Beweise dafür vorliegen, dass andere Zivilisationen die Supernova betrachteten, wurden keine Aufzeichnungen aufgedeckt.
Bis zum 17. Jahrhundert führten Verbesserungen an Teleskopen zu den ersten bestätigten Beobachtungen von Nebeln. Dies begann 1610, als der französische Astronom Nicolas-Claude Fabri de Peiresc die erste aufgezeichnete Beobachtung des Orionnebels machte. 1618 beobachtete auch der Schweizer Astronom Johann Baptist Cysat den Nebel; und bis 1659 machte Christiaan Huygens die erste detaillierte Studie davon.
Im 18. Jahrhundert begann die Zahl der beobachteten Nebel zuzunehmen und Astronomen begannen, Listen zu erstellen. Im Jahr 1715 veröffentlichte Edmund Halley eine Liste von sechs Nebeln - M11, M13, M22, M31, M42 und dem Omega Centauri-Kugelsternhaufen (NGC 5139) - in seinem „Ein Bericht über mehrere Nebel oder klare Flecken wie Wolken, die kürzlich mithilfe des Teleskops unter den Sternen entdeckt wurden. “
Der französische Astronom Jean-Philippe de Cheseaux stellte 1746 eine Liste mit 20 Nebeln zusammen, darunter acht bisher nicht bekannte. Zwischen 1751 und 53 katalogisierte Nicolas Louis de Lacaille 42 Nebel vom Kap der Guten Hoffnung, von denen die meisten bisher unbekannt waren. Und 1781 stellte Charles Messier seinen Katalog mit 103 „Nebeln“ (heute Messier-Objekte) zusammen, obwohl es sich bei einigen um Galaxien und Kometen handelte.
Die Zahl der beobachteten und katalogisierten Nebel nahm dank der Bemühungen von William Herschel und seiner Schwester Caroline erheblich zu. 1786 veröffentlichten die beiden ihre Katalog von tausend neuen Nebeln und Sternhaufen1786 und 1802 folgte ein zweiter und dritter Katalog. Zu dieser Zeit glaubte Herschel, dass diese Nebel nur ungelöste Sternhaufen waren, eine Überzeugung, die er 1790 ändern würde, als er einen wahren Nebel beobachtete, der einen entfernten Stern umgab.
Ab 1864 begann der englische Astronom William Huggins, Nebel anhand ihrer Spektren zu unterscheiden. Etwa ein Drittel von ihnen hatte das Emissionsspektrum eines Gases (d. H. Emissionsnebel), während der Rest ein kontinuierliches Spektrum zeigte, das mit einer Masse von Sternen (d. H. Planetarischen Nebeln) übereinstimmt.
1912 fügte der amerikanische Astronom Vesto Slipher die Unterkategorie der Reflexionsnebel hinzu, nachdem er beobachtet hatte, wie ein einen Stern umgebender Nebel mit den Spektren des offenen Plejadenclusters übereinstimmte. Bis 1922 und im Rahmen der „Großen Debatte“ über die Natur von Spiralnebeln und die Größe des Universums war klar geworden, dass viele der zuvor beobachteten Nebel tatsächlich entfernte Spiralgalaxien waren.
Im selben Jahr gab Edwin Hubble bekannt, dass fast alle Nebel mit Sternen assoziiert sind und dass ihre Beleuchtung vom Sternenlicht ausgeht. Seit dieser Zeit ist die Anzahl der echten Nebel (im Gegensatz zu Sternhaufen und entfernten Galaxien) erheblich gestiegen, und ihre Klassifizierung wurde dank Verbesserungen der Beobachtungsausrüstung und der Spektroskopie verfeinert.
Kurz gesagt, Nebel sind nicht nur die Ausgangspunkte der Sternentwicklung, sondern können auch der Endpunkt sein. Und zwischen all den Sternensystemen, die unsere Galaxie und unser Universum füllen, werden mit Sicherheit nebulöse Wolken und Massen gefunden, die nur darauf warten, die Netto-Generation von Sternen hervorzubringen!
Wir haben hier im Space Magazine viele interessante Artikel über Nebel geschrieben. Hier ist einer über den Krebsnebel, den Adlernebel, den Orionnebel, den Pelikannebel, den Ringnebel und den Rosettennebel.
Informationen darüber, wie Sterne und Planeten aus Nebeln geboren werden, finden Sie hier in der Nebeltheorie: Wo werden Sterne geboren? und wie wurde das Sonnensystem gebildet?
Wir haben auch hier im Space Magazine einen umfassenden Katalog von Messier-Objekten. Weitere Informationen finden Sie auf diesen Seiten der NASA - Astronomie-Bild des Tages und Ring hält eine zarte Blume
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