Ein Nebel ist ein wahrhaft wundersamer Anblick. Benannt nach dem lateinischen Wort für „Wolke“ sind Nebel nicht nur massive Wolken aus Staub, Wasserstoff- und Heliumgas sowie Plasma; sie sind auch oft „stellare Kinderstuben“ – also der Ort, an dem Sterne geboren werden. Und jahrhundertelang wurden entfernte Galaxien oft mit diesen massiven Wolken verwechselt.
Leider kratzen solche Beschreibungen kaum an der Oberfläche dessen, was Nebel sind und was ihre Bedeutung ist. Zwischen ihrem Entstehungsprozess, ihrer Rolle bei der Sternen- und Planetenbildung und ihrer Vielfalt haben Nebel die Menschheit mit endlosen Intrigen und Entdeckungen versorgt.
Wissenschaftler und Astronomen wissen schon seit einiger Zeit, dass der Weltraum kein wirkliches Vakuum ist. Tatsächlich besteht es aus Gas- und Staubpartikeln, die zusammen als die bekannt sind Interstellares Medium (ISM). Ungefähr 99 % des ISM bestehen aus Gas, während etwa 75 % seiner Masse in Form von Wasserstoff und die restlichen 25 % als Helium vorliegen.
Das interstellare Gas besteht zum Teil 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 Trillionen Molekülen pro Kubikzentimeter (3,0 x 10 .).19pro cm³) auf Meereshöhe.
Obwohl das interstellare Gas sehr zerstreut ist, summiert sich die Materiemenge über die weiten Entfernungen zwischen den Sternen. Und schließlich, und mit genügend Gravitationsanziehung zwischen Wolken, kann diese Materie verschmelzen und kollabieren, um Sterne und Planetensysteme zu bilden.
Nebelbildung:
Im Wesentlichen entsteht ein Nebel, wenn Teile des interstellaren Mediums einem Gravitationskollaps unterliegen. Die gegenseitige Anziehungskraft bewirkt, dass Materie zusammenklumpt und Bereiche mit immer größerer Dichte bilden. Daraus können sich im Zentrum des kollabierenden Materials Sterne bilden, deren ultraviolette ionisierende Strahlung das umgebende Gas bei optischen Wellenlängen sichtbar macht.
Die meisten Nebel sind riesig und haben einen Durchmesser von bis zu Hunderten von Lichtjahren. Obwohl sie dichter sind als der sie umgebende Raum, sind die meisten Nebel weit weniger dicht als jedes Vakuum, das in einer irdenen Umgebung erzeugt wird. Tatsächlich würde eine erdähnliche Nebelwolke nur so viel Material enthalten, dass ihre Masse nur wenige Kilogramm betragen würde.
Nebelklassifizierung:
Stellare Objekte, die Nebel genannt werden können, kommen in vier Hauptklassen. Die meisten fallen in die Kategorie vonDiffuse Nebel, was bedeutet, dass sie keine klar definierten Grenzen haben. Diese lassen sich aufgrund ihres Verhaltens mit sichtbarem Licht in zwei weitere Kategorien unterteilen – „Emissionsnebel“ und „Reflexionsnebel“.
Emissionsnebel sind diejenigen, die Spektrallinienstrahlung von ionisiertem Gas emittieren und werden oft als HII-Regionen bezeichnet, da sie größtenteils aus ionisiertem Wasserstoff bestehen. Im Gegensatz dazu emittieren Reflexionsnebel keine signifikanten Mengen an sichtbarem Licht, sind aber dennoch leuchtend, weil sie das Licht von nahen Sternen reflektieren.
Es gibt auch sogenannteDunkle Nebel, undurchsichtige Wolken, die keine sichtbare Strahlung aussenden und nicht von Sternen beleuchtet werden, sondern das Licht von leuchtenden Objekten dahinter blockieren. Ähnlich wie Emissions- und Reflexionsnebel sind Dunkelnebel Quellen von Infrarotemissionen, hauptsächlich aufgrund des darin enthaltenen Staubs.
Einige Nebel entstehen als Folge von Supernova-Explosionen und werden daher als a . klassifiziertSupernova-Überrestnebel. In diesem Fall erleben kurzlebige Sterne eine Implosion in ihren Kernen und blasen ihre äußeren Schichten ab. Diese Explosion hinterlässt einen „Überrest“ in Form eines kompakten Objekts – also eines Neutronensterns – und eine Gas- und Staubwolke, die durch die Energie der Explosion ionisiert wird.
Andere Nebel können sich bilden alsPlanetarische Nebel, bei dem ein massearmer Stern in die letzte Phase seines Lebens eintritt. In diesem Szenario betreten Sterne ihre Roter Riese Phase und verlieren durch Heliumblitze in ihrem Inneren langsam ihre äußeren Schichten. Wenn der Stern genügend Material verloren hat, steigt seine Temperatur und die von ihm emittierte UV-Strahlung ionisiert das umliegende Material, das er abgeworfen hat.
Diese Klasse enthält auch die als Protoplanetare Nebel (PPN) bekannte Unterklasse, die für astronomische Objekte gilt, die eine kurzlebige Episode in der Entwicklung eines Sterns erleben. Dies ist die schnelle Phase, die zwischen dem späten asymptotischen Riesenzweig (LAGB) und der folgenden Phase des Planetarischen Nebels (PN) stattfindet.
Vier verschiedene planetarische Nebel. Bildnachweis: NASA/Chandra-Observatorium
Während der Asymptotic Giant Branch (AGB)-Phase erleidet der Stern einen Massenverlust und emittiert eine zirkumstellare Hülle aus Wasserstoffgas. Wenn diese Phase zu Ende geht, tritt der Stern in die PPN-Phase ein, wo er von einem Zentralstern mit Energie versorgt wird, wodurch er starke Infrarotstrahlung emittiert und zu einem Reflexionsnebel wird. Die PPN-Phase dauert an, bis der Zentralstern eine Temperatur von 30.000 K erreicht hat, danach ist er heiß genug, um das umgebende Gas zu ionisieren.
Geschichte der Nebelbeobachtung:
In der Antike und im Mittelalter wurden von Astronomen viele nebulöse Objekte am Nachthimmel entdeckt. Die erste aufgezeichnete Beobachtung fand 150 n. Chr. statt, als Ptolemäus das Vorhandensein von fünf Sternen in feststellte Almagast das erschien in seinem Buch nebulös. Er bemerkte auch eine Leuchtkraftregion zwischen den Sternbildern Ursa Major und Löwe, die keinem beobachtbaren Stern zugeordnet war.
In seinem Buch der Fixsterne , geschrieben im Jahr 964 n. Chr., machte der persische Astronom Abd al-Rahman al-Sufi die erste Beobachtung eines echten Nebels. Laut al-Sufis Beobachtungen war in einem Teil des Nachthimmels, an dem die Andromeda-Galaxie ist nun bekannt. Er katalogisierte auch andere nebulöse Objekte, wie z Omicron Velorum und Brocchi-Cluster .
Am 4. Juli 1054 wurde die Supernova, die die Krebsnebel (SN 1054) war für Astronomen auf der Erde sichtbar, und es wurden aufgezeichnete Beobachtungen identifiziert, die sowohl von arabischen als auch von chinesischen Astronomen gemacht wurden. Obwohl es anekdotische Beweise dafür gibt, dass andere Zivilisationen die Supernova gesehen haben, wurden keine Aufzeichnungen gefunden.
Im 17. Jahrhundert führten Verbesserungen bei 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 machte Orionnebel . 1618 beobachtete auch der Schweizer Astronom Johann Baptist Cysat den Nebel; und bis 1659, Christian Huygens machte die erste detaillierte Studie darüber.
Im 18. Jahrhundert begann die Zahl der beobachteten Nebel zu steigen und Astronomen begannen, Listen zu erstellen. 1715 veröffentlichte Edmund Halley eine Liste von sechs Nebeln – M11 , M13 , M22 , M31 , M42 , und der Omega Centauri Kugelsternhaufen (NGC 5139) – in seinem „ Ein Bericht über mehrere Nebel oder klare Flecken wie Wolken, die kürzlich mit Hilfe des Teleskops unter den Fixsternen entdeckt wurden . '
Im Jahr 1746 erstellte der französische Astronom Jean-Philippe de Cheseaux eine Liste von 20 Nebeln, darunter acht, die zuvor nicht bekannt waren. Zwischen 1751 und 53 katalogisierte Nicolas Louis de Lacaille 42 Nebelflecke vom Kap der Guten Hoffnung, von denen die meisten bisher unbekannt waren. Und im Jahr 1781 stellte Charles Messier seinen Katalog von 103 „Nebeln“ (heute Messier-Objekte genannt) zusammen, obwohl einige Galaxien und Kometen waren.
Die Zahl der beobachteten und katalogisierten Nebel hat sich dank der Bemühungen von William Herschel und seine Schwester Caroline. 1786 veröffentlichten die beiden ihre Katalog der Tausend neuen Nebel und Sternhaufen , dem 1786 und 1802 ein zweiter und dritter Katalog folgten. Zu dieser Zeit glaubte Herschel, dass diese Nebel nur unaufgelöste Sternhaufen seien, eine Überzeugung, die er 1790 ändern würde, als er einen echten Nebel um einen entfernten Stern beobachtete.
Ab 1864 begann der englische Astronom William Huggins, Nebel anhand ihrer Spektren zu unterscheiden. Ungefähr ein Drittel von ihnen hatte das Emissionsspektrum eines Gases (d. h. Emissionsnebel), während der Rest ein kontinuierliches Spektrum aufwies, das mit einer Masse von Sternen übereinstimmt (d. h. planetarische Nebel).
Im Jahr 1912 fügte der amerikanische Astronom Vesto Slipher die Unterkategorie der Reflexionsnebel hinzu, nachdem er beobachtet hatte, wie ein Nebel, der einen Stern umgibt, mit den Spektren des offenen Sternhaufens der Plejaden übereinstimmte. Im Jahr 1922 wurde im Rahmen der „Großen Debatte“ über die Natur der Spiralnebel und die Größe des Universums klar, dass viele der zuvor beobachteten Nebel in Wirklichkeit weit entfernte Spiralgalaxien waren.
Im selben Jahr gab Edwin Hubble bekannt, dass fast alle Nebel mit Sternen verbunden sind und dass ihre Beleuchtung vom Sternenlicht stammt. Seitdem ist die Zahl echter Nebel (im Gegensatz zu Sternhaufen und fernen Galaxien) erheblich gestiegen, und ihre Klassifizierung wurde dank verbesserter Beobachtungsausrüstung und Spektroskopie verfeinert.
Kurz gesagt, Nebel sind nicht nur der Ausgangspunkt 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 Nettogeneration von Sternen zu gebären!
Wir haben hier bei Universe Today viele interessante Artikel über Nebulae geschrieben. Hier ist eine über die Krebsnebel , das Adlernebel , das Orionnebel , das Pelikannebel , das Ringnebel , und der Rosettennebel .
Informationen darüber, wie Sterne und Planeten aus Nebeln entstehen, finden Sie hier Nebeltheorie , Wo werden Sterne geboren? und Wie ist das Sonnensystem entstanden?
Wir haben einen umfassenden Katalog von Unordentlichere Objekte auch hier bei Universe Today. Weitere Informationen finden Sie auf diesen Seiten der NASA – Astronomie-Bild des Tages und Ring hält eine zarte Blume
Müde Augen? Lassen Sie Ihre Ohren Ihnen helfen, zur Abwechslung zu lernen. Hier sind einige Folgen von Astronomy Cast, die Ihrem Geschmack entsprechen könnten: Die Sonne, Flecken und alles und Monde und die Drake-Gleichung, Sterne in der Leere und Ringe um Sterne .
