a Planetáris ködök csillagászati objektumok alkotják, elsősorban a gáz-halmazállapotú anyagok. Méretük hosszabb, megjelenésük fuzzy, és általában bizonyos fokú szimmetriát mutatnak. A ködöt egy központi csillag világítja meg, amely néha túl gyenge ahhoz, hogy látható legyen. Bár kezdetben galaxisokkal és csillagfürtökkel csoportosították a “ködök” osztályába, ma már tudjuk, hogy a galaxisok és a csillagfürtök csillagokból állnak, míg a bolygó ködei gáz halmazállapotúak.

planetáris ködöket már a 18.században fedezték fel a csillagászok, négy planetáris köd pedig Charles Messier 1784-ben szerepelt a ködkatalógusban. A legismertebb planetáris köd a Lyra konstellációjában lévő gyűrűs köd (1.ábra), amely nyáron egy kis teleszkóppal könnyen megfigyelhető az északi féltekén. A “planetáris köd” kifejezést William Herschel alkotta meg, mert látszólag hasonlít az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz hasonló bolygók zöldes korongjaira. Ez kiderült, hogy egy szerencsétlen rossz elnevezés, mint planetáris ködök semmi köze a bolygók.

1.ábra: az NGC 6720 Hubble Űrtávcső képe, a gyűrűs köd (hitel: NASA és Űrteleszkóp Tudományos Intézet).

• 1 Fizikai, mind a spektrális tulajdonságai planetáris ködök
• 2 Planetáris ködök, mint egy fázisban a csillag evolúció
• 3 Morfológiája planetáris ködök
• 4 Felfedezés vagy terjesztése a planetáris ködök
• 5 Kémia a planetáris ködök
• 6 Hivatkozások
• 7 Lásd még a

Fizikai, mind a spektrális tulajdonságai planetáris ködök

a Planetáris ködök jellemzően egy fényévnyi keresztül növekszik olyan ütemben, mintegy 20-50 km másodpercenként. A ködökben a sűrűség nagyon alacsony,köbcentiméterenként több száz-egymillió atom között. Az ilyen körülmények jobbak, mint bármely vákuum, amelyet a Földön lehet elérni. A ködben a gáz hőmérséklete körülbelül 10 000 Celsius fok, a bolygó ködök központi csillagai a világegyetem legforróbb csillagai közé tartoznak, a hőmérséklet 25 000-200 000 Celsius fok között van. A központi csillagok is nagyon fényesek, általában száz-ezerszer világosabbak, mint a nap. Magas hőmérsékletük miatt azonban elsősorban az ultraibolya sugárzásban sugároznak, gyakran látható fényben halványak.

a planetáris ködök spektruma alapvetően különbözik a csillagokétól. A vöröstől a kékig terjedő folyamatos szín helyett, mint a nap esetében, a bolygói ködök spektrumát az atomok és ionok által kibocsátott diszkrét emissziós vonalak dominálják. Ellentétben a csillagokkal, amelyek folyamatos spektruma összetett fehér megjelenést kölcsönöz nekik, a bolygószárnyak gazdag színekkel rendelkeznek. Néhány példa az erős emissziós vonalakra a hidrogén vörös vonala és a kétszeresen ionizált oxigén zöld vonala (O++). Ezeket a fényes emissziós vonalakat a központi csillag hajtja, amely az egész köd energiaforrása. A központi csillag által kibocsátott ultraibolya fényt a köd atomjai fogják el, és látható vonalsugárzássá alakítják át. Először az ultraibolya fény eltávolítja az elektronokat az atomból (egy fotoionizációnak nevezett folyamat során). A felszabadult elektronok ezután vagy rekombinálódnak az ionnal, és rekombinációs vonalat bocsátanak ki, vagy ütköznek más atomokkal és ionokkal, hogy egy kollisionálisan gerjesztett vonal kibocsátását okozzák. Az alacsony sűrűségű körülmények miatt olyan atomvonalak, amelyeket általában nagy sűrűségű körülmények között elnyomnak, mint a földi laboratóriumban, de amelyek a bolygói ködök alacsony sűrűségű körülményei között előállíthatók. Ezek a “tiltott vonalak” (amelyek közül az oxigénzöld vonal példa) nagyon kiemelkednek a bolygói ködökben, így ideális laboratóriumok az Atomfizika tanulmányozására (Aller 1991).

a planetáris ködök az égi objektumok azon nagyon kevés osztályai közé tartoznak, amelyek erősen sugároznak az elektromágneses spektrumban a rádiótól a röntgenig. A rádió kontinuum sugárzást a ködök ionizált gázkomponense bocsátja ki. A molekuláris és szilárdtest-összetevők hozzájárulnak az infravörös és szubmilliméter-hullám-régiók sugárzásához (lásd az alábbi szakaszt). Az optikai régiót az ionizált gáz atomvonal-kibocsátása uralja. A kölcsönhatásban álló szelek által létrehozott rendkívül alacsony sűrűségű gáz millió fokos buborékja kibocsátást eredményez a röntgensugárban.

planetáris ködök, mint a csillagfejlődés fázisa

bár a planetáris ködök létezése több mint 200 éve ismert, eredetüket csak viszonylag nemrégiben értették meg. 1956-ban az orosz csillagász, Josif Shklovsky azt javasolta, hogy a planetáris ködök a csillagfejlődés késői szakaszában lévő tárgyakat reprezentálják, és a fehér törpék vörös óriásainak és prekurzorainak leszármazottai (Shklovsky 1978). Ezt a hipotézist az Egyesült Államok támogatta. George Abell és Peter Goldreich csillagászok, akik 1966-ban azt sugallták, hogy a ködök a vörös óriások kilökődött légkörét képviselik, és hogy a központi csillagok a vörös óriásmagok maradványai. A kilökődés fizikai oka azonban nem volt ismert. 1970-ben Bohdan Paczynski lengyel csillagász megállapította, hogy a planetáris ködök központi csillagai aszimptotikus óriáscsillagok (nagyon régi vörös óriások típusa) magjai, és hogy energiát termelnek a hidrogén nukleáris égetésével a mag feletti héjban (Paczynski 1970). A Paczynski által kiszámított evolúciós pályák, amelyeket Detlef Schönberner (Schönberner 1981) német csillagász további számításai terjesztenek ki, meghatározzák a bolygó nebulák evolúciójának pontos útját a csillagfejlődés késői szakaszainak rendszerében.

a ködkibocsátás problémáját 1978-ban oldották meg, amikor a kanadai csillagászok, Sun Kwok, Chris Purton és Pim FitzGerald a ködök eredetét az aszimptotikus óriáságcsillagok csillagszéleire vezették, és kimutatták, hogy a ködök héjszerű szerkezete a két csillagszél ütközésének “hóeke” hatásának eredménye. Ezt a” kölcsönható szelek modelljét”széles körben használják a bolygó ködök morfológiai szerkezetének modellezésére (Balick & Frank 2002). Jelenlegi megértésünk az, hogy a Nap tömegének 1-8-szorosának tömegével született csillagok a bolygó ködén keresztül fejlődnek. Mivel a tézisek a csillagok a teljes galaktikus csillagpopuláció mintegy 95% – át teszik ki, a bolygó ködök, nem szupernóvák, a legtöbb csillag végső sorsa. A bolygói ködök eredetéről és evolúciójáról szóló modern ismereteink szélesebb körű leírása megtalálható ebben a könyvben.

2. ábra: A Proto-planetáris köd, a Cotton Candy Nebula (IRAS 17150-3224) a Scorpius csillagképben, amint azt a Hubble Űrteleszkóp (credit: Sun Kwok, Bruce Hrivnak, and Kate Su) megfigyelte.

a planetáris ködök gyorsan fejlődő tárgyak. Attól kezdve, hogy a csillag elhagyja az aszimptotikus óriáságat, amíg kiégeti a rendelkezésre álló hidrogénüzemanyagot, és fokozatosan elhalványul, hogy fehér törpévé váljon, a teljes idő több tízezer év. Mivel a csillagok tipikus élettartamát milliárd év alatt mérik, a bolygó ködei ezért a dicsőség rövid szakaszát jelentik a csillag életének vége közelében. Az aszimptotikus óriás ágról a fotoionizáció kezdetére való áttérés, azaz amikor a központi csillag hőmérséklete eléri a 25 000 fokot, körülbelül több ezer év. Ebben a fázisban a köd nem vonalkibocsátással ragyog, hanem csak a központi csillag visszavert fényén keresztül. Ebben az átmeneti időszakban a “proto-planetáris ködök” (2.ábra) néven ismert tárgyak hiányzó kapcsolatot képviseltek a bolygói ködök evolúciójának megértésében. A Proto-planetáris ködöket csak az 1980-as években fedezték fel, és ezeknek a tárgyaknak a megfigyelései sok szükséges információt szolgáltatnak a planetáris ködök morfológiai, dinamikai és kémiai evolúciójáról.

a planetáris ködök morfológiája

3. ábra: Az NGC 2346 bipoláris köd a Monoceros csillagképben (hitel: NASA és Űrteleszkóp Tudományos Intézet).

planetáris ködök van a különböző morfológiai struktúrák, így nem csak szép nézni, hanem kihívást, hogy megértsék. A Hubble űrteleszkóp által biztosított nagy érzékenységű és felbontóképesség jelentősen bővítette nézeteinket a bolygói ködökről (lásd a Kwok 2001-ben készült képeket). Bár sok bolygóbeli ködnek héjszerű szerkezete van, hasonlóan a gyűrűs ködhöz, egyesek pillangószerű struktúrákat mutatnak egy pár bipoláris lebenyvel (3.ábra). Más jól ismert bipoláris planetáris ködök közé tartozik az NGC 6302 a Scorpius-ban, a Hubble 5 a Sagittarius-ban, az NGC 6537 a Sagittarius-ban stb. A jelenlegi gondolkodás az, hogy a bipoláris lebenyeket egy nagy sebességű, kollimált csillagszél hozza létre, bár ennek a szélnek az irányított természetének fizikai eredetét nem értik. A csillagászok most úgy vélik, hogy a gömbölyűtől a bipoláris formáig történő átalakulás nagyon gyorsan, valószínűleg több száz éven belül történik.

A Hubble Űrteleszkóp megfigyelései azt mutatták, hogy sok planetáris ködnek több rétege van, ezeket “héjak”, “koronák” és “halók”jelölik. Számítógépes modellezés (Steffen & Schoenberner 2006) bebizonyította, hogy ezek a többszörös héjszerkezetek a kölcsönhatásban lévő szelek dinamikus következményei (lásd az előző részt), valamint a fejlődő központi csillag változó fotoionizációs hatásai. Más kisebb morfológiai struktúrák közé tartoznak az ívek, gyűrűk, fúvókák, ansaes és több lebeny, és valószínűleg tükrözik a csillagszél epizodikus és/vagy irányváltó természetét (4.ábra).

4. ábra: Körkörös koncentrikus ívek láthatók az NGC 6543 bolygó-köd körül (credit: NASA and Space Telescope Science Institute).

A gazdag morfológiai szerkezetek a planetáris ködök arra utalnak, hogy vannak olyan komplex dinamikai folyamatok a munka, amely magában foglalja, pl. ejekciós, collimation, valamint a halakat. A morfológiai struktúrák mögötti fizikai mechanizmusok jobb megértése segít a csillagászoknak megérteni a távolabbi jelenségeket, például az aktív galaktikus magokat.

a planetáris ködök felfedezése és eloszlása

a planetáris ködöket általában emissziós Vonalú spektrumuk alapján azonosítják. Az új planetáris ködök legfrissebb felfedezései a galaxis képalkotó felméréseinek eredménye, keskeny sávú szűrővel a Ha hidrogénvonal körül (Parker et al. 2006). Ez lehetővé teszi a kibocsátási ködök könnyű elválasztását a csillagoktól. A Tejútrendszer galaxisában körülbelül 2500 planetáris köd van katalogizálva, de a galaktikus por elhomályosodása és a felmérések hiányossága miatt a teljes populáció várhatóan ennek a számnak a tízszerese lesz. A spektrális hasonlóságok miatt a planetáris ködök összetéveszthetők más emissziós Vonalú tárgyakkal, például HII-régiókkal (fiatal csillagokkal kapcsolatos ködök), szimbiotikus csillagokkal vagy novae-vel (mindkettő a bináris csillagfejlődés eredménye). A Tejútrendszer galaxisában a legtöbb bolygó köd a Galaktikus sík körül oszlik el, mivel őseik közepes tömegű csillagpopulációból származnak.

mivel a planetáris ködök fénye emissziós vonalakban koncentrálódik, könnyen megkülönböztethetők a csillagoktól még a távoli galaxisokban is. Több ezer planetáris köd már katalogizált külső galaxisok olyan messze, mint 100 millió fényévnyire. A planetáris ködöket széles körben használják szokásos gyertyákként az univerzum korának és méretének meghatározására (Jacoby 1989). A csillagászok a galaxisokban lévő bolygószárnyak sebességmintáinak nyomon követésével feltérképezhetik a sötét anyag eloszlását a galaxisokban.

a planetáris ködök kémiája

a planetáris ködök optikai spektruma számos nehéz elem emissziós vonalát mutatja, amelyek közül sok a közelmúltban szintetizált nukleáris folyamatok során az előző aszimptotikus óriás ágfázisban. A planetáris ködöket ezért fontos anyagoknak tekintik a nehéz elemek elterjedésében a galaxisban. Az infravörös és milliméteres hullámú teleszkópok legújabb megfigyelései szerint a planetáris ködök atomokon, molekulákon és szilárdtest-részecskéken kívül tartalmaznak. Valójában egyes bolygószárnyak energiájuk nagy részét szilárdtest-összetevőjükből távoli infravörös sugárzás formájában bocsátják ki. A gázfázisú molekulák rotációs vagy vibrációs átmeneteik és szilárdtest-részecskéik révén rácsos vibrációs módjukon keresztül azonosíthatók. Legérdekesebb, hogy a planetáris ködök aromás és alifás szerkezetű összetett szerves vegyületeket tartalmaznak (5.ábra). A planetáris ködök spektrumainak összehasonlítása az evolúció különböző szakaszaiban azt mutatja, hogy ezeket a vegyületeket több száz éves sorrendben gyorsan szintetizálják (Kwok 2004). Hogy ilyen szerves anyag készült, valamint milyen hatása van (pl. a naprendszer), hogy eloszlik a Galaxy vannak témák a jelenlegi magas kamat.

5. ábra: A CYGNUSBAN található NGC 7027 planetáris köd egyike a sok szénben gazdag planetáris ködnek, amelyek molekuláris tartalmakban gazdagok, beleértve a komplex szerves vegyületeket (credit: R. Ciardullo).

• Aller, L. H. (1991) Atom, Stars, and Nebulae (3rd edition), Cambridge University Press (ISBN 0-521-31040-7)

• Jacoby, G (1989) planetáris ködök, mint Standard gyertyák. I-Evolúciós Modellek, Asztrofizika. J., 339, 39

• Kwok, S (2000) A Származás, valamint az Evolúció a Planetáris Ködök, Cambridge University Press (ISBN 0-521-62313-8)

• Kwok, S (2001) Kozmikus Pillangók, Cambridge University Press (ISBN 0-521-79135-9)

• Kwok, S (2004) a Szintézis A Szerves, mind a Szervetlen Vegyületek Fejlődött Csillagok, A természet, 430, 985

• Paczynski, B (1970) Alakulása Egyes Csillagok. I. csillagfejlődés a fő szekvenciától a fehér Törpéig vagy a Széngyújtásig, Acta Astr. 20, 47

• Parker, Q et al. (2006) a Macquarie/Aao/Strasbourg Ha planetáris köd katalógusa: MASH, Mon. Nem. Roy. Astr. Soc., 373, 79

• Schönberner, D (1981) a csillagfejlődés késői szakaszai – a planetáris ködök központi csillagai, Astr. Asztrofizikusok. 103, 119

• Shklovsky, i. (1978) Csillagok: A Születés, Élet, Halál, Freeman, (ISBN 0-7167-0024-7)

• Steffen, M Schönberner, D (2006) Hidrodinamikai Értelmezése a ködből való Alapvető Struktúrák, az iau ezt Szimpózium 234: Planetáris Ködök a Galaxy s azon Túl, eds. M. J. Barlow & R. H. Méndez, p. 285

Lásd még:

A Hubble Heritage honlapja Hubble Űrteleszkóp képeket tartalmaz számos planetáris ködről.