سحابی چیست و چگونه تشکیل میشود؟ همه چیز درباره انواع سحابی
سحابی چیست و چگونه تشکیل میشود؟ همه چیز درباره انواع سحابی
سحابی‌ها ابرهای غول پیکری از گاز و غبار هستند که در فضای میان‌ستاره‌ای یافت می‌شوند. سحابی‌ها نقش کلیدی در چرخه زندگی ستارگان دارند. آن‌ها انواع مختلفی دارند که هریک با توجه به ویژگی‌های خود می‌تواند بر تولد یا مرگ ستارگان تأثیری متفاوت بگذارد. در این مقاله قصد داریم با سحابی، نحوه تشکیل و انواع آن آشنا شویم.
سحابی چیست؟
سحابی از کلمه لاتین «nebula» به معنای ابر، مه یا دود است. در دنیای نجوم نیز به اجرامی که به هنگام مشاهده با تلسکوپ به صورت ابری متشکل از گاز و غبار به نظر بیایند، سحابی گفته میشود.
زمانی که تلسکوپ‌ها به اندازه امروز قدرتمند نبودند، این اصطلاح حتی به اجرامی مانند کهکشان‌ها نیز تعلق می‌گرفت زیرا دانشمندان قادر نبودند ماهیت جسم مشاهده شده در آسمان را تعیین کنند. مثلا کهکشان آندرومدا در ابتدا به‌عنوان یک سحابی شناخته می‌شد زیرا منجمان فرض می‌کردند ابری از گاز و غبار است. این درحالی است که کهکشان‌ها خودشان از میلیاردها ستاره و ابر گاز و غبار (سحابی) تشکیل شدهاند.
پیشرفت تکنولوژی کمک کرد که ماهیت اجرام سماوی با دقت بیشتری تعیین شود و آن اجرامی که واقعاً ابر گاز و غبار هستند، به‌عنوان سحابی شناسایی شوند. سحابی‌ها عمدتاً از گاز، غبار و عناصر اساسی مانند هیدروژن، هلیوم و گازهای یونیزه تشکیل شدهاند.
تاریخچه کشف سحابی
در تاریخ علم ذکر شده است که منجم و اخترشناس ایرانی، «عبدالرحمن الصوفی»، در سال ۹۶۴ کهکشان آندرومدا را ابری کوچک نامید که منظور همان سحابی است. سپس در سال ۱۰۵۴، ستاره‌شناسان چینی و عربی نیز سحابی «خرچنگ» را کشف کردند که در اثر یک انفجار ابرنواختری پدید آمده است. سپس در قرن هفدهم میلادی که ابزارهای اپتیکی پیشرفت چشمگیری را به نسبت قبل تجربه کردند، سحابی‌های بیشتری شناسایی و مشاهده شدند. بااین‌حال اولین مشاهدات دقیق توسط «کریستیان هویگنس»، دانشمند و منجم معروف، در سال ۱۶۹۵ انجام شد. او اولین کسی بود که فرمولی جامع و مورد تأیٔید برای نیروی گریز از مرکز ارایٔه کرد.
حدود پنجاه سال بعد، «ادموند هالی» در مورد شش سحابی مقاله‌ای نوشت. او دانشمند بسیار مطرح و سرشناسی بود که به‌عنوان دومین منجم سلطنتی در بریتانیا فعالیت می‌کرد. موفقیت‌های او سبب شد تا دنباله‌داری را به نام او نامگذاری کنند.
پس از او، «ادوین هابل»، منجم برجسته تاریخ، که نام تلسکوپ هابل از او اقتباس شده است، به دسته‌بندی سحابی‌ها براساس طیف‌های نوری که تولید می‌کنند، رسید. او دریافت تقریباً تمام سحابی‌ها با مرگ و تولد ستاره‌ها ارتباطی تنگاتنگ دارند.
سحابی‌ها و ستارگان
همانطور که گفتیم، سحابی‌ها در چرخه زندگی ستارگان، چه در زمان تولد و چه در هنگام مرگ، نقش کلیدی دارند. درحقیقت ستارگان در توده‌های متراکم از گاز، غبار و مواد دیگر در داخل سحابی‌های گسیلی متولد می‌شوند. به همین علت به سحابی‌های گسیلی «مهدکودک‌های ستاره‌ای» نیز گفته میشود.
ستون‌های آفرینش که در بخش قبلی درباره آن‌ها صحبت کردیم، در این دسته قرار می‌گیرند.
نیروی اصلی در این فرآیندها نیروی گرانش است که سبب میشود ذرات در دل سحابی‌ها به یکدیگر بچسبند و توده‌هایی متراکم را تولید کنند. این توده‌ها درحقیقت بذر اولیه تولد ستارگان هستند. از سوی دیگر، همین نیرو در هسته ستاره‌هایی که مراحل پایانی عمر خود را سپری می‌کنند، سبب فروپاشی و مرگ آن‌ها میشود.
این ابرهای زیبا کجا هستند؟
سحابی‌ها اغلب در فضای بین ستاره‌ها که به آن «فضای میان‌ستاره‌ای» نیز می‌گویند، یافت می‌شوند. به‌طور متوسط می‌توان گفت این منطقه تنها حاوی حدود یک اتم در سانتی‌متر مکعب است. بااین‌حال، در مکان‌های خاصی چگالی می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از این باشد؛ به اندازه‌ای زیاد که از طریق تلسکوپ نیز قابل مشاهده است.
نتیجه چیزی است که ما آن را سحابی می‌نامیم. سحابی‌ها از دیدنی‌ترین مناظر در دنیای نجوم هستند. درواقع بسیاری از نمادین‌ترین تصاویری که تلسکوپ‌ها ثبت می‌کنند، از سحابی‌ها است.
انواع مختلفی از سحابی‌ها بسته به نحوه شکل‌گیری و ترکیب آن‌ها در عالم وجود دارد. از آنجایی که مؤلفه عمده تشکیل‌دهنده سحابی‌ها گاز است، این اجرام درخشان و بسیار زیبا هستند.
با این‌حال، نوعی از سحابی‌ها نیز هستند که اصطلاحاً به آن‌ها «سحابی تاریک» می‌گویند. این سحابی‌ها بسیار غبارآلودتر هستند و این غبار مانع درخشان شدن آن‌ها میشود زیرا نور را مسدود می‌کند.
سحابی چطور شکل می‌گیرد؟
به‌طور کلی می‌توان گفت سحابی‌ها به سه طریق شکل می‌گیرند:
- تراکم گاز و غبار: نیروی گرانش می‌تواند ذرات گاز و غبار را به سمت یکدیگر کشیده و سبب شود ابرهای متراکمی تشکیل شوند که از فروپاشی آن‌ها ستاره‌ها و منظومه‌های سیارهای تشکیل میشود. این یکی از متداول‌ترین روش‌های شناخته‌شده برای شکل‌گیری سحابی‌ها است.
- وقتی ستاره‌ای می‌میرد: هنگامی که ستاره‌ای خورشید مانند به پایان عمر خود نزدیک میشود، حجم زیادی گاز و غبار را به بیرون پرتاب می‌کند. در برخی حالت‌ها که جرم ستاره سنگین‌تر است، گاز و غبار به‌صورت انفجاری به بیرون ریخته می‌شوند. این تجمع گازها در اطراف ستاره‌ای که مرده است سبب تشکیل سحابی میشود.
- فعالیت ستاره‌ای: ستارگان جوان در طول زندگی خود به‌صورت پیوسته با بیرون راندن گاز به‌صورت باد سبب شکل‌گیری سحابی‌ها می‌شوند.
انواع سحابی
سحابی‌ها با توجه به ویژگی‌هایی که دارند به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در این بخش انواع مختلف سحابی‌ها را باهم مرور می‌کنیم.
سحابی گسیلی یا سحابی نشری
این دسته از سحابی‌ها به‌صورت اختصاصی از گازهای یونیزه تشکیل شدهاند که نور را در طول موج‌های مختلف ساطع می‌کنند. درنظر داشته باشید زمانی که می‌گوییم از گازهای یونیزه تشکیل شدهاند، به این معنا نیست که گازهای یونیزه تنها مؤلفه تشکیل‌دهنده آن‌ها هستند، بلکه ما در مورد مؤلفه غالب صحبت می‌کنیم. رایج‌ترین منبع یونیزه‌کردن گاز درون سحابی، فوتون‌های پرانرژی فرابنفش هستند که از یک ستاره داغ در مجاورت ابر ساطع می‌شوند.
معمولاً یک ستاره جوان بخشی از همان ابری که از آن متولد شده را یونیزه می‌کند، اگرچه تنها ستاره‌های پرجرم و داغ می‌توانند انرژی کافی برای یونیزه کردن بخش قابل‌توجهی از ابر را از خود ساطع کنند. در بسیاری از سحابی‌های گسیلی، یک خوشه بزرگ از ستاره‌های جوان به تأمین این انرژی کمک می‌کند.
ستارگانی که دمای آن‌ها بیشتر از 25000 کلوین است، عموماً به اندازه کافی تابش فرابنفش یونیزه‌کننده ساطع می‌کنند که باعث میشود سحابی‌های گسیلی در اطراف آن‌ها درخشان‌تر از دیگر سحابی‌ها باشند. تشعشعات ساطع‌شده از ستارگان سرد عموماً به اندازه کافی برای یونیزه کردن گاز پرانرژی نیستند.
رنگ سحابی‌ها به ترکیب شمیایی و اینکه چقدر یونیزه می‌شوند، بستگی دارد. به‌دلیل تراکم بالای هیدروژن در گاز بین‌ستاره‌ای و انرژی نسبتاً کم مورد نیاز برای یونیزه کردن آن، بسیاری از سحابی‌های گسیلی قرمز رنگ به نظر می‌رسند. اگر عناصر دیگری نیز در سحابی به وفور وجود داشته باشند و یونیزه شوند، ممکن است سحابی به رنگ سبز یا آبی نیز دربیاید. ستاره‌شناسان با بررسی طیف سحابی‌ها می‌توانند محتوای شیمیایی آن‌ها را بررسی کنند. سحابی‌های نشری عمدتاً از هیدروژن و هلیوم و اندکی اکسیژن، نیتروژن و برخی عناصر دیگر تشکیل شدهاند.
سحابی مرداب و شکارچی از مشهورترین سحابی‌های نشری هستند.
سحابی بازتابی
این نوع از سحابی‌ها نور ستاره یا ستاره‌های نزدیک را بازتاب (منعکس) می‌کنند. در این نوع، انرژی ستارگان نزدیک برای یونیزه کردن گاز سحابی برای ایجاد یک سحابی گسیلی کافی نیست، اما برای پراکنده‌کردن ذرات به منظور دیدن غبار کافیست. طیف این نوع از سحابی‌ها مشابه طیف ستارگان درخشان است. دانشمندان تاکنون موفق شدهاند با بررسی طیف این نوع از سحابی‌ها ترکیبات کربنی و عناصری مانند آهن و نیکل پیدا کنند.
سحابی‌های بازتابی معمولاً آبی رنگ هستند زیرا نور آبی بیشتر از قرمز پراکنده میشود. تاکنون حدود پانصد سحابی بازتابی در عالم شناسایی شده است. این نوع از سحابی‌ها نیز می‌توانند محل تولد ستاره‌ها باشند.
سحابی سیارهای
هنگامی که ستارگانی با جرم متوسط – حدودا ۴ تا ۸ برابر جرم خورشید – به پایان عمر خود نزدیک می‌شوند، منبسط می‌شوند و طی بادهایی به نام «باد ستاره‌ای» مقدار زیادی گاز را به بیرون می‌رانند. ستاره در این مراحل پایانی با تمام توان خود تابش می‌کند که سبب یونیزه شدن گاز اطراف میشود، به این معنا که اتم‌ها و مولکول‌های موجود در گاز باردار شده و شروع به انتشار نور می‌کنند. این گاز درخشان را «سحابی سیارهای» می‌نامند. پس این نوع را می‌توان یکی از انواع سحابی‌های گسیلی دانست که برخلاف نامش هیچ ارتباطی با سیارات ندارد.
این نام به اشتباه به‌دلیل طبقه‌بندی نادرست به‌وجود آمده است. حدود ۲۵۰ سال پیش، اخترشناسان با مشاهده مناظر رنگارنگ سحابی‌های سیارهای به کمک تلسکوپ‌های خود فکر می‌کردند که به سیارات گازی شکل نگاه می‌کنند. همین امر سبب شد تا این نام برای آن‌ها انتخاب شود.
در طول سال‌ها، تلسکوپ هابل شکل‌ها و رنگ‌های مختلفی از این نوع سحابی را مورد مطالعه و تصویربرداری قرار داد. رنگ‌های مختلف سحابی سیارهای نشان می‌دهد این اجرام از عناصر شیمیایی مختلفی ایجاد شدهاند.
باقی‌مانده ابرنواختر
باقی‌مانده ابرنواختر ساختاری است که از انفجار یک ستاره پرجرم در پایان عمرش شکل می‌گیرد. بقایای ابرنواختر درحقیقت امواجی هستند که به‌صورت شوک از ستاره بیرون آمده‌اند.
دو مسیر متداول برای رسیدن به یک ابرنواختر وجود دارد: در حالت اول، سوخت یک ستاره پرجرم تمام میشود و تولید انرژی همجوشی در آن متوقف میشود. سپس در اثر نیروی گرانش، ستاره به داخل خود فرو می‌ریزد یا اصطلاحا رُمبِش می‌کند و یک ستاره نوترونی یا سیاهچاله شکل می‌گیرد. در حالت دوم، یک ستاره کوتوله سفید ممکن است موادی را از یک ستاره که در نزدیکی‌اش قرار دارد، جمع کند و درنهایت دچار انفجار شود.
درهرصورت، در اثر انفجار ابرنواختری مواد زیادی از آنچه درون ستاره در اثر فرآیندهای همجوشی شکل گرفته است، با سرعتی درحدود ده درصد سرعت نور به بیرون پرتاب میشود. این سرعت مافوق صوت است و بنابراین یک موج ضربه‌ای قوی تولید می‌کند. این موج همچنین قادر است به علت انرژی بالایی که دارد، محیط اطراف را نیز گرم کند. به همین ترتیب یک ابر از گاز و غبار ناشی از انفجار ابرنواختری تشکیل میشود.
سحابی تاریک
این نوع از سحابی‌ها به قدری متراکم هستند که اجازه نمی‌دهند نور مریٔی از آن‌ها عبور کند. به عبارت دیگر، نور ستاره‌های پشت سحابی توسط دانه‌های غبار و مولکول‌های موجود در این ابر جذب میشود. پس این نوع سحابی‌ها را در طول موج رادیویی یا فروسرخ و مادون قرمز مطالعه می‌کنند.
شکل این سحابی‌ها بسیار نامنظم است. آن‌ها هیچ مرز مشخصی ندارند و می‌توان آن‌ها را در انواع شکل‌های مختلف در آسمان یافت.
ستون‌های آفرینش
«ستون‌های آفرینش» نام یکی از معروف‌ترین نواحی سحابی‌های به نام «عقاب» یا «M16» است. درحقیقت ستون‌های آفرینش که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، بخشی از یک منطقه فعال در ستاره‌زایی است.
رنگ آبی در این تصویر نشان‌دهنده اکسیژن است. رنگ قرمز نیز نشان‌دهنده گوگرد است. درنهایت رنگ سبز از وجود هیدروژن و نیتروژن خبر می‌دهد. این ستون‌ها در میان ستاره‌های داغ که تابش فرابنفش شدیدی دارند، محصور شدهاند. بادهای این ستاره‌ها به مرور می‌تواند ستون‌ها را که از غبار و گاز تشکیل شدهاند، دچار فرسایش می‌کنند.
این ستون‌ها تقریباً ۴ تا ۵ سال نوری امتداد دارند که در دل سحابی عقاب قرار دارند. سحابی عقاب نیز حدود ۶۰ سال نوری گستردگی دارد. این سحابی که در سال ۱۷۴۵ توسط ستاره‌شناس سویٔیسی، «ژان فیلیپ لویس د شیٔوکس»، کشف شد، در فاصله ۷۰۰۰ سال نوری از زمین و در صورت فلکی «مار» قرار دارد. سحابی عقاب را می‌توان به کمک تلسکوپ‌های کوچک نیز در آسمانی تاریک مشاهده کرد.
نوبت به زیباترین تصاویر از سحابی‌ها می‌رسد
در این بخش تعدادی از زیباترین تصاویر از انواع مختلف سحابی که توسط قوی‌ترین تلسکوپ‌ها به‌خصوص تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده است را می‌بینیم. امیدواریم از دیدن این تصاویر لذت ببرید.
آیا می‌توان سحابی‌ها را مشاهده کرد؟
برخی از سحابی‌ها به اندازه‌ای درخشان و پرنور هستند که تنها کافیست در مکانی به دور از آلودگی نوری قرار بگیرید تا با چشم غیرمسلح این ابرهای زیبا را تماشا کنید. سحابی شکارچی یکی از این اجرام است. اما برای رصد اکثر سحابی‌ها به تلسکوپ نیاز است.
جمع‌بندی
در این مقاله با ابرهای گاز و غبار که تحت عنوان سحابی در آسمان شناخته می‌شوند، آشنا شدیم. سحابی‌ها ابرهای زیبایی هستند که در رنگ‌ها و شکل‌های مختلف شناسایی شدهاند. در این مقاله پس از مروری بر تاریخچه کشف، با انواع سحابی آشنا شدیم و دریافتیم که سحابی‌ها درحقیقت هم محل تولد و هم محل مرگ ستارگان هستند. به بیان دیگر، سحابی‌ها از مرگ ستارگان تشکیل می‌شوند اما ستارگان را نیز در دل خود متولد می‌کنند. پس از آن، درنهایت گالری جذابی از زیباترین تصاویر ثبت‌شده از سحابی‌ها را مشاهده کردیم.
سوالات متداول درباره سحابی
سحابی ابر غول‌پیکری از گاز و غبار در فضا است که ستارگان در دل آن متولد می‌شوند. سحابی‌ها در اشکال و رنگ‌های مختلف در آسمان ظاهر می‌شوند. سحابی‌ها عمدتاً از گاز هیدروژن، هلیوم و عناصر سنگین‌تر و همچنین ذرات غبار تشکیل شدهاند.
سحابی‌ها محیطی سرد به حساب نمی‌آیند. از آنجایی که ستاره‌های جدید در این مناطق شکل می‌گیرند و متولد می‌شوند، می‌توان گفت سحابی محیط گرمی است. برای مثال، دمای سحابی شکارچی حدود ده هزار کلوین است که اندکی از دمای سطح خورشید نیز بیشتر است.
