Planetarne magline

100 najpoznatijih planetarnih maglina (copyright: Judy Schmidt)

Planetarna maglina je nebeski objekt koji se sastoji od užarene ovojnice plina i plazme. Ove  magline nastaju kod određenog tipa zvijezda na kraju njihovog evolucijskog ciklusa. Planetarne magline su dobile ime po tome jer izgledaju kao plinoviti planeti posmatranim malim teleskopom. Treba napomenuti da one nemaju nikakve veze s planetima u Sunčevom sistemu. Planetarne magline su relativno kratkotrajni objekti u kozmičkim razmjerima. Magline se uglavnom rasprše oko deset hiljada godina nakon nastanka. Danas je poznato oko 3000 planetarnih maglina u našoj galaksiji, Mliječnoj stazi.

Planetarne magline važni su astronomski objekti jer igraju ključnu ulogu u hemijskoj evoluciji galaksije. One svojim postupnim širenjem i raspršivanjem obogaćuju galaksiju težim elementima poput ugljika, dušika, kisika i kalcija.

Posmatranja

Planetarne magline su relativno tamni objekti i prividno mali objekti, i nijedna nije vidljiva golim okom. Prva otkrivena planetarna maglina je bila Messier 27 koju je otkrio Charles Messier 1764. godine. Posmatrane tadašnjim slabim teleskopima, planetarne magline donekle su ličile na plinovite planete, posebno na Uran i Neptun. William Herschel, otkrivač Urana, uveo je naziv planetarna maglina u upotrebu. Naziv se zadržao do danas iako znamo da su planetarne magline veoma različite od planeta.

Upotrebom spektroskopskih metoda u 19. stoljeću počela se otkrivati priroda planetarnih maglina. Pionir spektroskopije William Huggins prvi je počeo s sistematskim posmatranjem različitih objekata. Njegova proučavanja zvijezda otkrila su da one imaju kontinuirani spektar ispresijecan mnogim tamnim linijama. Kasnije je otkrio da mnoge “magline” poput galaksije Andromede imaju spektar sličan zvijezdama.

Kada je Huggins usmjerio teleskop prema NGC 6543 (poznatoj i pod imenom maglina Mačje oko), primjetio je znatno drugačiji spektar. Umjesto kontinuiranog spektra otkrio je spektar s malim brojem emisijskih linija. Najsjajnija od tih linija bila je ona s talasnom dužinom od 500,7 nm koja nije odgovarala nijednom tada poznatom elementu. Astronomi su te linije pripisali nepoznatom elementu kojeg su nazvali nebulium. Na sličan je način otkriven i Helij prilikom spektroskopskih posmatranja Sunca.

Naučnici su uskoro uspjeli izolirati helij na Zemlji ali ne i nebulium. Uskoro su neki naučnici na početku 20. stoljeća pretpostavili da emisijska linija od 500,7nm odgovara poznatom elementu u nepoznatim uvjetima.

Helix nebula u infracrvenom području (copyright: Judy Schmidt & Spitzer Space Telescope)

Napredak fizike i izvršavanje određenih eksperimenata pokazalo je da linija od 500,7 nm odgovara dvostruko joniziranom kisiku (O²⁺ ili OIII). Kako je takva jonizacija moguća samo u veoma rijetkom plinu to je bio direktan dokaz da se od takvog plina sastoje planetarne magline. Spektroskopska posmatranja pokazala su i da se sve planetarne magline polako šire.

Središnje zvijezde planetarnih maglina su veoma vruće ali i relativno tamne što govori da su veoma male. Uskoro se pokazalo da su te zvijezde zapravo bijeli patuljci, užarene jezgre nekadašnjih zvijezda.

Porijeklo

Većina zvijezda doživjet će svoj kraj kao planetarne magline (npr. naše Sunce). Zvijezde teže od 8 sunčevih masa doživjet će kraj kao supernova, ali zvijezde srednje i male mase, poput našeg Sunca, na kraju evoluira u planetarnu maglinu.

Zvijezde na kraju svoje evolucije potroše sav vodik i onda počnu koristiti druge elemente (poput helija) za stvaranje energije. Fuzioniranjem vodika u helij zvijezda se nalazila u ravnoteži između gravitacije koja želi urušiti zvijezdu i sile zračenja koje želi raspršiti zvijezdu. Prelaskom na druga nuklearna goriva poput helija i ugljika uzrokuje pulsacije zvijezde što dovodi do odbacivanja plinovitih omotača u okolni prostor. Ova pojava poznata je pod nazivom nova. Izbačeni plin sada stvara oblak oko izložene jezgre zvijezde. Kada se izlože slojevi temperature od 30 000 K tada postoji dovoljno UV zračenja za joniziranje odbačenih plinova što uzrokuje njihov sjaj. Taj sjajni oblak naziva se planetarna maglina.

Životni vijek

Planetarne magline su relativno kratkotrajni objekti. Oblak plina konstantno se širi od središnje zvijezde brzinom od nekoliko km u sekundi. Kako se plinovi šire tako se hlade i pada snaga UV zračenja zbog kojeg svjetle. Kako se maglina sve više širi njeni plinovi se kombiniraju s međuzvjezdanim plinovima i tako ga obogaćuju teškim elementima. Središnja zvijezda nema više goriva za fuzijske reakcije i ona se polako počinje hladiti. Takve zvijezde poznate su kao bijeli patuljci. Planetarna magline traju u prosjeku oko 10 000 godina.

Karakteristike

Fizičke karakteristike

Tipična planetarna maglina ima prečnik od oko 1 svjetlosne godine i sastoji se od veoma rijetkog plina, čija je gustoća oko 1000 čestica po cm³. Mlade planetarne magline imaju veću gustoću, ponekad i do 10⁶ čestica po cm³. Kako se maglina širi tako i njena gustoća pada.

Zračenje središnje zvijezde zagrijava plinove na temperaturu od oko 10 000 K. Suprotno logici, plin je često topliji što je udaljeniji od središnje zvijezde. Apsorpcijom fotona plin se zagrijava na visoke temperature.

Broj i distribucija

Oko 3000 planetarnih maglina je poznato diljem naše galaksije koju čini 100-200 milijardi zvijezda. Njihova kratkotrajnost uzrok je njihove malobrojnosti. Planetarne magline većinom se nalaze u ravni Mliječne staze s najvećom koncentracijom prema središtu galaksije. Rijetko se uočavaju u zvjezdanim skupovima. Dosad su nađene samo u kuglastim skupovima M15, M22, NGC 6441 i Palomar 6.

Morfologija

Samo 20% planetarnih maglina su sferno simetrične. Različiti oblici maglina postoje od kojih su neki veoma kompleksni. Uzrok kompleksnosti nije poznat ali se vjerojatno radi o gravitacijskom uticaju zvijezda pratiljama ili planetama. Vjeruje se da i magnetno polje zvijezde ima veliki utjecaj na oblik buduće magline.

Poznatije planetarne magline su:

• M57 se zbog svoje oblika smatra prototipom planetarne magline.
• M27 je prva otkrivena i jedna od strukturno najzanimljivijih maglina.
• NGC 2392 je poznata po svom izgledu koji podsjeća na Eskima.
• NGC 6543 je poznata i svijetla planetarna maglina nazvana Mačje oko.

Na ovom linku možete naći listu planetarnih maglina.

Literatura:
https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_nebula
https://hr.wikipedia.org/wiki/Planetna_maglica
http://geckzilla.com/art
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_planetary_nebulae