Maglice i galaksije

Kada gledamo teleskopima u dubine svemira, ponekad se mogu zapaziti male svijetle rasplinute mrlje svjetlosti koje su zbog prozračnog i neodređenog oblika dobile ime maglice. Od pronalaska teleskopa izrađeno je više kataloga maglica. Jedan od najpoznatijih je onaj koji je 1781. objavio francuski astronom Charles Messier. On sadrži sto objekata. Zanimljivo je to da je u stvari, Messier bio tragač za kometima, a maglice ga nimalo nisu zanimale. U katalog ih je svrstao samo zato da ih nebi miješao sa mogućim novim kometima. Mnogo potpuniji katalog New General Catalogue (NGC) izradio je krajem 19. stoljeća Danski astronom Johan Dreyer, na osnovu promatranja Williama Herschela i njegovog sina Johna Herschela. I danas se objekti iz ovih kataloga označavaju njihovim rednim brojevima sa oznakom M (Messier) ili NGC (New General Catalogue) ispred njih.

U Messierrovom se katalogu nalaze nebeski objekti vrlo različitih vrsta: zvjezdana jata, plinovite i spiralne maglice kao što je M31 u Andromedi, a koje su u stvari, galaktike. Da bi ih razlikovali, astronomi danas zadržavaju naziv maglice da označe isključivo oblake plinova i međuzvjezdane prašine. Postoje dva glavna tipa maglica: one koje stvaraju i emitiraju svjetlost i one koje je odbijaju. Ova se dva tipa ne susreću samo u našoj Galaktici, već i u drugim sličnim sustavima. Tako je maglica zvana Pauk (Tarantula) u Velikom Magellanovom oblaku puno veća od Orionove M42, jedne od najpoznatijih. Glavni sastojak maglica je vodik koji je i najrašireniji element u svemiru ali se u njima nalaze i velike količine prašine, što im omogućuje da upijaju svjetlost zvijezda. U unutrašnjosti nekih maglica nalaze se nevidljiva nebeska tijela, koja se mogu otkriti infracrvenom fotografijom. Koliko god bile velike, maglice se sastoje iz krajnje razrijeđenog materijala. Njihov je plin milijun puta rjeđi od zraka koji udišemo.

M8 i M20, maglice Lagoon i Trifid, nalaze se u zviježđu strijelca. © Foto: Naoyuki Kurita - "Stellar scenes"

Sjaj maglica ovisi od prisustva zvijezda u njima ili blizu njih. Kako te zvijezde imaju izvanredno visoku temperaturu, vodik se u maglici ionizira i emitira određenu količinu svjetlosti. Kad zvijezde u njima ili oko njih imaju nižu temperaturu, maglica svijetli samo posredstvom njihove reflektirane svjetlosti. Ako je izdvojena, maglica ostaje tamna i može se otkriti samo ako upija svijetlost zvijezda koje se nalaze iza nje. Manji teleskop je dovoljan da se vide glavne maglice, ali se nikada ne vide ukrašene živim bojama kao na fotografijama, ne zato što su te boje umjetne, već zato što su previše slabe da ih raspozna ljudsko oko. Walter Baade je predložio dvije podjele u galaktikama. U prvu grupu je smjestio područja sa najsjajnijim zvijezdama koje su vrlo visoke temperature i bijele, gdje ima puno međuzvjezdanog materijala, a u drugu grupu područja u kojima međuzvjezdanog materijala ima puno manje jer je velikoj mjeri već upotrijebljena za stvaranje zvijezda i u njoj su zvijezde tipa crveni divovi, ili drugim riječima, stare zvijezde. Maglice se susreću u područjima prve grupe, u kojoj su mlade zvijezde.

Po današnjim shvaćanjima, zvijezde se rađaju iz gustoga oblaka međuzvjezdane materije, a rodilišta zvijezda su baš maglice, kao što su Orionova maglica, maglica Djetelina ili maglica M8 u našoj Galaktici. U njima se nalazi i mnogo zvijezda tipa T Tauris, koje su nestabilne i čiji je sjaj promjenljiv. Smatra se da su to vrlo mlade zvijezde čije je formiranje još u tijeku. Maglice nisu ravnomjerno raspoređene po čitavom nebu. One su zbijenije u galaktičkoj ravnini i spiralnim krakovima galaktike. Gledano sa Zemlje, galaktička ravnina se poistovjećuje s Kumovom Slamom ili Mliječnom Stazom. U tom dijelu neba upravo se vidi najviše maglica.

NGC2237 ili maglica Rozeta, nalazi se u zviježđu Jednoroga. © Foto: Naoyuki Kurita - "Stellar scenes"

U novije vrijeme otkriveno je da postoje značajne razlike među raznim tipovima maglica. I stvarno, ako promatramo, na primjer, Omega maglicu u Strijelcu (Sagittarius), zatim Rak (Crab) maglicu u Biku (Taurus), može nam se činiti da su jednake, dok u stvari, predstavljaju dva različita kraja u nizu razvoja zvijezda: u Omega maglici se zvijezde rađaju, a naprotiv, Rak maglica predstavlja ostatke eksplozije supernove, što nam pokazuje prisustvo pulsara u njenom središtu, koji nije ništa drugo do ostatak jedne guste zvijezde.

Jedna zanimljiva maglica nalazi se u vezi s mladom zvijezdom T Bika (T Tauri), nepravilnom promjenljivom koja pripada glavnom nizu. Tu je maglicu slučajno otkrio 1852. engleski amater J. R. Hind koji je tražio asteroide teleskopom od 17,8 cm otvora objektiva. Devet godina kasnije utvrđeno je da je nestala. Ona je otada ponovo viđena (njena je službena oznaka NGC 1554) i ostala je u dometu velikih teleskopa, ali nije više onako upečatljiva kao u vrijeme otkrića. Zvijezda T Bika sama nema dovoljno visoku temperaturu da izazove pojavu luminiscencije u dijelu maglice, ali je zato izvor infracrvenog zračenja i bez sumnje je u vezi sa oblakom plina koji je okružuje, a koji je istekao iz nje. Poznati su i drugi primjeri promjenljivih maglica u vezi sa mladim zvijezdama, kao što su R Jednoroga (R Monocerotis) u dijelu Oriona i R Južne Krune (R Coronae Australis) na južnom nebu. U središtu Orionove maglice M42, stalno zaklonjen plinom maglice, nalazi se jaki infracrveni izvor. Riječ je ili o vrlo mladoj zvijezdi, ili o nebeskom tijelu bar milijun puta sjajnijem od Sunca, a čije se infracrveno zračenje, za razliku od vidljive svjetlosti, može proučavati jer ono prolazi kroz maglicu i stiže do Zemlje.

NGC7000 ili maglica Sjeverna Amerika nalazi se u zviježđu Labuda.
© Foto: Naoyuki Kurita - "Stellar scenes"

Postoje skupine maglica koje zovemo planetarnim maglicama, a koje su tako nazvane jer se u teleskopu vide kao blijede pločice čiji izgled pomalo podsjeća na daleke planete. Najpoznatija je M57, prstenasta maglica u Liri (Lyra), otkrivena 1779. godine. To je plinovita kugla, izvanredno razrijeđena (njezin plin je milijunima puta rjeđi od Zemljine atmosfere), u čijem se središtu nalazi zvijezda. Činjenica da se na krajevima vidi više materije nego u sredini, objašnjava zašto maglica ima izgled prstena. Njezin promjer iznosi skoro 1 svjetlosnu godinu. Neke su planetarne maglice veće, kao što je to NGC 7293 u Vodenjaku, koja je dvostruko veća. Druge su asimetrične, kao M97, u Velikom Medvjedu. Sve se planetarne maglice šire i njihove starost nije veća od nekoliko desetina tisuća godina. Ako su njihov plin izbacile stare zvijezde, što izgleda vrlo vjerojatno, onda njihova materija može svijetliti do 100.000 godina. Planetarne maglice najvjerojatnije nastaju od vanjskih slojeva crvenih divovskih zvijezda, koji se šire. Zvijezda u središtu maglice, predstavljala bi jezgru jednog starog diva. Zvijezde te vrste imaju visoku površinsku temperaturu, koja dostiže 50.000° C, i u toku je njihovo glavno nuklearno sagorijevanje. One su na putu da postanu bijeli patuljci. Teorija "širenja" dobro se uklapa s ovim razvojnim tokom, iako nije sigurno da svaka normalna zvijezda, kad dostigne određenu starost, stvara planetarnu maglicu.

Ima maglica koje predstavljaju zadnje rezultate zvjezdanog razvoja. Iako je Rakovica (Crab Nebula) najpoznatiji primjer, ima i drugih, ali skoro sve imaju mnogo starije porijeklo, pa dakle i manje određen oblik. U svakom slučaju Rakovica s pulsarom u središtu izgleda izuzetan objekt. Maglica NGC 6992, u Labudu [Cygnus), ima jasan oblik luka koji očigledno ukazuje na ostatke eksplozije supernove u pretpovijesnom razdoblju. Njezina sadašnja brzina širenja iznosi 120 kilometara u sekundi. Nastala je eksplozijom supernove, koja se dogodila, sudeći po kretanju njezinih plinova, prije 50.000 godina. Kroz 25.000 godina, maglica će prestati svijetliti.

Galaktike

Sunce i njegov sustav su samo maleni djelić velikog skupa od 100 do 200 milijardi zvijezda, koji se zove galaktika. U odnosu na te druge zvijezde, naše Sunce nije ni posebno sjajno ni posebno tamno. Sunce je prosječna zvijezda kao milijuni drugih. Sunce je starije od Zemlje (njegova starost nije manja od 5 milijardi godina), a mlađe od galaktike, iako još nemamo nikakvih preciznih saznanja o njezinom porijeklu. Galaktika je spljošten sustav i, kad gledamo u pravcu galaktičke ravnine, vidimo puno više zvijezda nego u drugim pravcima. Zato zvijezde u Kumovoj slami ili Mliječnoj Stazi kako se još naziva naša galaktika, tvore tako gusti pojas. Mliječna Staza je slika koja dominira noćnim nebom. Jedan od prvih opisa Mliječne Staze je dao još Ptolemej. Svaka zemlja ima svoju legendu o Mliječnoj Stazi, ali je njegova prava priroda ustanovljena tek kada ju je Galileo Galilei pogledao prvi put svojim durbinom, u zimi 1609-1610. godine. On je utvrdio da se Mliječna Staza sastoji od "beskonačno mnogo" zvijezda, a što možemo vidjeti već i malim dvogledom. Približni oblik naše galaktike, prvi je utvrdio engleski astronom William Hershel, koji se proslavio Uranovim otkrićem 1781. godine, ali koji se najviše bavio zvjezdanom astronomijom. On je točno mislio da su neke maglice, kao Andromedina, zasebni zvjezdani sustavi, izvan našeg. Nažalost, pogrešno je mislio da je Sunce u središtu galaktike.

Galaktika M101, nalazi se u zviježđu Velikog medvjeda ili Velikih kola.
© Foto: Naoyuki Kurita - "Stellar scenes"

Mi ne možemo vidjeti središte galaktike, zbog oblaka međuzvjezdane prašine koji se nalazi između nas i njega. Naša znanja dolaze uglavnom iz radio-astronomije, jer ova prašina ne upija radiovalove. Središte galaktike nalazi se u zviježđu Strijelca (Sagittarius). Galaktičko središte je bilo prvi radio-izvor koji je 1931. otkrio Amerikanac Karl Jansky. Tako je rođena radio-astronomija. Za vrijeme prvog svjetskog rata Harlow Shapley izmjerio je našu galaktiku pomoću kuglastih jata zvijezda koja je okružuju. On je pokazao isto tako da je Sunce vrlo daleko od njenog središta: 32.000 svjetlosnih godina po najnovijim mjerenjima. Ipak, stvarne dimenzije i građa naše galaktike dugo su vremena bile nesigurne i postale su poznate tek iz radova Edwina Hubblea koji je pokazao da su spiralne maglice drugi zvjezdani sustavi, izvan našega. Nije više bilo nikakvog razloga sumnjati da naša galaktika nije spiralna, iako njenu građu nije lagano promatrati iznutra. Konačan dokaz pružila je radio-astronomija. Za vrijeme drugog svjetskog rata Hendrik van de Hulst i njegovi suradnici, izračunali su da oblaci hladnog vodika u galaktici, trebaju zračiti na valnoj duljini od 21 cm. Godine 1951. E. Purcell i H. Ewen dali su to i potvrdili, otkrivši to zračenje. Kad su položaji i kretanja ovih oblaka bili određeni, spiralna građa se jasno pokazala. Tom prilikom, bilo je utvrđeno i da galaktika ima diferencijalnu rotaciju, tj. razna područja se okreću raznim brzinama, prema njihovoj udaljenosti od središta. U Sunčevoj blizini period ove rotacije iznosi oko 225 milijuna godina i ovaj vremenski razmak nazvan je kozmička godina.

Obično se misli da je naša galaktika izuzetno velika, ali to nije istina. Njena je veličina doista iznad prosječne, ali je puno manja od nekih drugih sustava, kao što je Andromedin. Danas se pod galaktikom smatra skup zvijezda poput naše Kumove slame. Galaktike imaju tendenciju grupiranja u galaktička jata, koja ne treba miješati s otvorenim ili kuglastim jatima zvijezda u unutrašnjosti galaktike. Danas su poznata mnoga galaktička jata od kojih neka sadrže i po nekoliko tisuća članova. I naša galaktika pripada jednom jatu, koje se zove Lokalna grupa. Ona sadrži veliku spiralnu galaktiku u Andromedi, galaktiku u Trokutu (Triangulum), dva Magellanova oblaka (satelita naše Galaktike) i preko dvadesetak manje značajnih, svrstanih u galaktike patuljke. Treba im priključiti Maffei 1 i Maffei 2, ali su ova dva zvjezdana sustava, bliska Kumovoj slami, jako zatamnjena međuzvjezdanom prašinom, pa njihova prava priroda ostaje još uvijek nepoznanica. Veliki i Mali Magellanov oblak udaljeni su oko 150.000 svjetlosnih godina, i više sliče na dio Kumove slame koji se otkinuo od glavnog toka. Oni su nepravilnog oblika i smatraju ih satelitima naše galaktike, iako njihovo kretanje još nije do kraja utvrđeno. Veliki Magellanov oblak, ima promjer od oko 40.000 svjetlosnih godina, a Mali Magellanov oblak 20.000, što znači da su oba puno manja od naše galaktike. Nalaze se na međusobnom razmaku od 75.000 svjetlosnih godina, a njihova je povezanost je dokazana činjenicom da izgledaju obuhvaćeni jednim zajedničkim haloom od vodika.

M31 ili Andromedina galaktika, slična je našoj galaktici Mliječnom putu ili u našim
krajevima poznatijoj, Kumovoj slami. © Foto: Naoyuki Kurita - "Stellar scenes"

Smatra se da se svemir širi i da se sve galaktike međusobno udaljavaju. Ovo se osjeća samo na velikim udaljenostima, jer su u Lokalnoj grupi vlastite brzine raznih članova veće od brzine širenja, koja je na toj daljini još mala. Spiralna galaktika u Andromedi pokazuje da nam se približava, a ne da se udaljava od nas. Udaljenost Andromedine galaktike bila je najprije izmjerena na 75.0000 svjetlosnih godina, pa je ovo mjerenje dovelo do anomalija. Danas znamo, zahvaljujući najnovijim mjerenjima, da je njezina udaljenost 2.800.000 svjetlosnih godina. I Andromedina galaktika ima pratioce, označene kao NGC 205 i 221 (ili M32). To su patuljasti elipsasti zvjezdani sustavi, koji ne liče na Magellanove oblake. Andromedina je galaktika poznata već više stoljeća, a opisao ju je u 10. stoljeću arapski astronom AI-Sufi. Prvi put ju je promatrao astronomskim instrumentom Simon Marius, Galilejev suvremenik, koji je napisao da sliči "na plamen svijeće promatran kroz rog" . Ona se lako vidi golim okom kad je nebo sasvim tamno, ali je varljiva kada se promatra teleskopom. Tada vidimo samo jezgru galaktike. Jedino se na fotografskom snimku galaktika može vidjeti u cijelosti. Činjenica da se od nje vidi samo tri četvrtine, ne čini je mnogo upečatljivom. Spiralna galaktika M51, koja se vidi sa strane, puno je privlačnija. U njoj su promatrana kuglasta jata zvijezda, plinovite maglice i promjenljive zvijezde (cefeide). 1885. godine tu je otkrivena i jedna eksplozija supernove, gotovo vidljiva prostim okom.

Dugo se vjerovalo da su Magellanovi oblaci, Andromedina i spiralna galaktika u Trokutu, kao i Andromedini sateliti, jedini predstavnici Lokalne grupe. Ali su otkriveni i mnogobrojni zvjezdani sustavi manjeg značaja. Dva mala sustava u zviježđima Fornax i Sculptor zajedno, ne čine ni 1% mase naše galaktike. Ovi i slični sustavi su tako slabo nastanjeni zvijezdama da se u njima ne mogu na prvi pogled prepoznati galaktike. Oni sadrže pretežno zvijezde iz klase crvenih divova i sadrže malo ili ništa međuzvjezdane materije, pa se tu više ne rađaju zvijezde. Tako, patuljaste galaktike, kao ove dvije, ne bi bile ni otkrivene da su se nalazile na udaljenostima od više milijuna svjetlosnih godina. Veliki Magellanov oblak ima karakterističan oblik i sadrži puno zvijezda. Dovoljno je sjajan, pa se dobro vidi golim okom čak i u noći s mjesečinom u zviježđu Doradus, na južnom nebu. U njemu se nalazi i maglica Tarantula (NGC 2070) oko zvijezde 30 Doradusa. Ona je vrlo visoke temperature i ima sjaj kao milijun naših Sunaca, a zbog njezine velike udaljenosti, jedva ju vidimo golim okom.

Galaktike imaju razne oblike. Jedne imaju spiralni oblik, druge su elipsaste, treće imaju nepravilan oblik, četvrte oblik kugle. Proučavanje galaktika u pravom smislu, započelo je dvadesetih godina prošlog stoljeća, kada je rad Edwina Hubblea na teleskopu od 254 cm na Mount Vilson opservatoriju u Kaliforniji, tada najvećem na svijetu, potvrdio da postoje vanjski zvjezdani sustavi, izvan naše galaktike. Zvijezde se u disku spiralne galaktike okreću oko središta, po približno kružnim stazama. Osim toga, spiralna se struktura odmotava ili namotava u istom pravcu kao i krakovi za njom. Malo prije nego što su Hubbleova istraživanja dovela do zaključka da se galaktike nalaze sasvim izvan naše Mliječne staze, utvrđeno je na nekoliko desetaka spektara kojima se onda raspolagalo, da se neke galaktike udaljavaju od nas. To znači, ako se jedna galaktika udaljava od nas, linije u njenom spektru, zbog Dopplerovog efekta, pomaknute su prema većim valnim duljinama, tj. prema crvenom dijelu spektra. Što je galaktika udaljenija, to je njezina brzina udaljavanja veća. Kao zanimljivost, vrijedi spomenuti da su najnovija istraživanja pokazala da se u gotovo svakoj galaktici, u samom središtu, nalazi crna rupa.

Eto, to su ukratko maglice i galaktike. Snimljeno je puno fotografija i napisano puno knjiga o tim nebeskim objektima. No, ako se nađete u vedroj noći, i pri tome još pri ruci imate dvogled ili kakav dalekozor, bacite pogled gore, prema onom koprenastom oblačku koji se prostire preko cijelog neba, kao neki veo, i ugledat ćete more zvijezda, poredanih jedna do druge. To je naša galaktika. Druge vam neće biti važne. Prepustite se prizoru i uživajte.