Djúpfyrirbæri

Deep sky object

Fljótlega eftir að stjörnusjónaukinn var fundinn upp hófu menn að flokka fyrirbærin á næturhimninum. Árið 1774 gaf franski stjörnufræðingurinn Charles Messier út fyrstu heilstæðu skrána yfir þokukennd fyrirbæri (nebulae) sem hægt var að rugla saman við halastjörnur en Messier hafði mestan áhuga á þeim. Þegar sjónaukar urðu betri sáust sífellt fleiri fyrirbæri og byrjað var að flokka þau í stjörnuþyrpingar, geimþokur og vetrarbrautir.

Í hverjum mánuði birtist umfjöllun um nokkur vel þekkt djúpfyrirbæri á stjörnukorti mánaðarins. Misjafnt er hvort þau sjáist með berum augum, í handkíki eða stjörnusjónauka.

1. Geimþokur

Geimþokur (nebulae) eru miðgeimsský úr ryki, vetni, helíumi og öðrum jónuðum gastegundum. Orðið nebula er latneskt og þýðir „ský“ en það var upphaflega notað yfir öll þokukennd fyrirbæri á himninum, þar á meðal stjörnuþyrpingar og vetrarbrautir eins og Andrómeduvetrarbrautina, en það tíðkast ekki lengur þótt vetrarbrautir séu líka stundum kallaðar stjörnuþokur.

Í grunninn má skipta geimþokum í fimm hluta: Ljómþokur, endurskinsþokur, hringþokur, skuggaþokur og sprengistjörnuleifar.

1.1 Ljómþokur

Ljómþokur (emission nebulae) eða röfuð vetnisský (HII region) eru gas- og rykský eða stjörnumyndunarsvæði sem glóa fyrir tilverknað ungra, heitra og massamikilla stjarna sem hafa orðið til í þeim. Þessar stjörnur gefa frá sér orkuríka útfjólubláa geislun sem rífur rafeindir af vetnisatómum í skýinu sem taka þær síðan aftur til sín. Þegar rafeindirnar flæða í gegnum mismunandi orkustig myndast djúprauður bjarmi sem einkennir ljómþokur. Aðra liti í ljómþokum má rekja til annarra frumefna. Til dæmis er grængulur litur einkennislitur tvíjónaðs súrefnis. Í ljómþokum verða til stórar lausþyrpingar.

Dæmi: Messier 42.

Endurskinsþokan Messier 78. Mynd: ESO/I. Chekalin.

1.2 Endurskinsþokur

Endurskinsþokur (reflection nebulae) eru stjörnumyndunarský eins og ljómþokur en útfjólubláa ljósið sem stjörnurnar í þokunni gefa frá sér, er ekki nógu sterkt til að jóna gasið svo það glói. Rykagnirnar endurvarpa þess í stað ljósinu sem fellur á þær. Endurskinsþokur eru venjulega bláleitar vegna þess að rykagnirnar dreifa bláu ljósi með stutta bylgjulengd betur en rauðu ljósi með lengri bylgjulengd.

Dæmi: Messier 78.

1.3 Hringþokur

Hringþokur (planetary nebulae) verða til í andarslitrum stjörnu á borð við sólina (allt að átta sólmassar). Þegar stjarna getur ekki lengur viðhaldið ytri lögum sínum, tekur hún að varpa gasskeljunum út í geiminn hægt og bítandi. Úr verður hringþoka og í miðju hennar er stjarna sem smám saman þróast í hvítan dverg. Hringþokur eru nefndar plánetuþokur á ensku þótt þær eigi ekkert skylt við reikistjörnur. Heitið er þannig til komið að í gegnum litla stjörnusjónauka líta margar hringþokur út eins og litlar bjartar skífur og líkjast þannig ystu reikistjörnum sólkerfisins, Úranusi og Neptúnusi.

Dæmi: Messier 57

1.4 Skuggaþokur

Skuggaþokan Barnard 59 eða Pípuþokan. Mynd: ESO

Skuggaþokur (dark nebulae) eru miðgeimsský úr ryki sem eru svo þykk að þau skyggja á ljós frá stjörnum í bakgrunni. Bandaríski stjörnufræðingurinn Edward Emerson Barnard skrásetti fyrstur manna skuggaþokur á ljósmyndum sem teknar voru á löngum tíma af himninum og var einn af þeim fyrstu sem tókst að átta sig á rykeðli þeirra. Barnard kortlagði í heild 370 skuggaþokur á himinhvolfinu. Stjörnumyndun er algeng á svæðum sem innihalda þétt sameindaský á borð við skuggaþokur. Rykið og gasið hleypur í kekki fyrir tilverknað þyngdarkraftsins og sífellt meira efni dregst að uns stjarna er mynduð.

Dæmi: Barnard 59.

1.5 Sprengistjörnuleifar

Sprengistjörnuleifar (supernova remnants) verða til massamestu stjörnur alheims (yfir átta sólmassar) enda ævi sínar. Þegar eldsneytið í kjarna þeirra er uppurið, hrynja þær saman undan eigin þunga og springa. Leifar stjörnunnar þjóta út í geiminn og mynda sprengistjörnuleif sem er úr jónuðu gasi og ryki. Eftir situr annað hvort nifteindastjarna eða svarthol.

Dæmi: Messier 1.

Stjörnuþyrpingar

Stjörnuþyrpingar eru hópar stjarna. Þær skiptast í kúluþyrpingar annars vegar og lausþyrpingar hins vegar.

Kúluþyrpingar (globular clusters) eru þéttir hópar tug eða hundruð þúsunda gamalla stjarna á tiltölulega litlu svæði sem haldast kúlulaga fyrir tilstuðlan þyngdarkraftsins. Um 160 kúluþyrpingar hafa fundist á sveimi um vetrarbrautina okkar, flestar í námunda við miðbunguna. Rannsóknir á stjörnum í kúluþyrpingum sýna að þær mynduðust allar svo til samtímis — fyrir meira en 10 milljörðum ára — úr sama gasskýi. Myndunarskeið þeirra varð mjög stuttu eftir MIklahvell svo gasið var nærri allt vetni, einfaldasta, léttasta og algengasta frumefni alheimsins. Minna var af helíumi og enn minna af þyngri frumefnum á borð við súrefni og nitur. Stærsta og bjartasta kúluþyrpingin á næturhimninum er Omega Centauri í stjörnumerkinu Mannfáknum. Sú sést ekki frá Íslandi.

Dæmi: Messier 5, Messier 13, Messier 15, 47 Tucanae.

Lausþyrpingar (open clusters) eru gisnari hópar allt að nokkur þúsund stjarna sem þyngdarkrafturinn bindur lauslega saman. Allar stjörnur í lausþyrpingum urðu til nokkurn veginn samtímis úr sama gas- og rykskýi. Þær eru þess vegna álíka gamlar og með svipaða efnasamsetningu sem gerir þær kjörnar til rannsókna á þróun stjarna. Lausþyrpingar eru í fleti vetrarbrautarinnar, í þyrilörmum hennar. Þær eru venjulega ungar eða nokkrir tugir milljóna ára. Lausþyrpingar myndast úr röfuðum vetnisskýjum eins og Sverðþokan í Óríon er gott dæmi um.

Dæmi: Messer 45, Skartgripaskrínið.

Vetrarbrautir

Vetrarbrautir (galaxies) eru risastór kerfi stjarna og sólkerfa og gass og ryks sem þyngdakrafturinn bindur saman. Vetrarbrautir eru stærstu sýnilegu einingar alheimsins. Smæstar eru dvergvetrarbrautir sem hafa innan við eina milljón stjarna á nokkur hundruð ljósára breiðu svæði en stærstar eru risasporvölur sem innihalda meira en hundrað billjónir stjarna og geta verið yfir milljón ljósár í þvermál. Sólin og sólkerfið okkar er hluti af vetrarbrautinni okkar sem inniheldur í kringum 200 milljarða stjarna.

Vetrarbrautir eru flokkaðar eftir útliti í þyrilvetrarbrautir, bjálkaþyrilvetrarbrautir, linsulaga vetrarbrautir, óreglulegar vetrarbrautir og sporvöluvetrarbrautir. Vetrarbrautir eru stundum kallaðar stjörnuþokur.

Dæmi: Andrómeduvetrarbrautin, Þríhyrningsvetrarbrautin, Messier 51, Messier 87. 

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2012). Djúpfyrirbæri. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/stjornuskodun/djupfyrirbaeri/ (sótt: DAGSETNING).