Galaxia si materia interstelara

Pentru astronomii din secolul al XIX-lea, spatiul dintre stele era complet lipsit de materie, asa incat descoperirea atomilor, a moleculelor si a granulelor de praf in spatiu este una dintre marile achizitii ale astrofizicii secolului al XX-lea.

Primele observatii ale acestei materii interstelare dateaza de la inceputul secolului. Dar aceste fapte contrastau atat de mult cu ideile acelor vremuri si implicau schimbari atat de mari in cunoasterea galaxiei noastre incat a fost nevoie de o alta perioada de douazeci – treizeci de ani pentru a se impune.

Galaxiile

Galaxiile obisnuite contin intre 10 milioane si 1 bilion de stele, toate orbitand in jurul unui centru de gravitatie comun. Majoritatea galaxiilor contin un numar mare de sisteme stelare, de clustere stelare si de tipuri variate de nebuloase. Diametrul lor este cuprins intre cateva zeci si cateva sute de mii de ani lumina si sunt de obicei separate una de alta prin distante de ordinul catorva milioane de ani lumina.

Desi materia intunecata si energia intunecata reprezinta peste 90% din masa majoritatii galaxiilor, natura acestor componente invizibile nu este inteleasa pe deplin.

Spatiul dintre galaxii este aproape vid, avand o densitate de mai putin de un atom pe metru cub de gaz sau de praf.

Galaxiile se impart in trei grupe, clasate de Edwin Hubble: eliptice, spiralate si lenticulare. Mai exista si tipuri particulare de galaxii, precum cele neregulate. Desi secventa Hubble cuprinde toate galaxiile, ea se bazeaza numai pe aspectul morfologic vizibil, deci poate omite importanta anumitor caracteristici ale galaxiilor, cum ar fi rata de formare a stelelor.

In prezent nu mai putem observa primele galaxii care s-au format dupa big bang, dar caracteristicile galaxiilor vechi ofera suficiente date care pot sugera aspectul probabil al celor mai tinere obiecte care au populat Universul timpuriu.

Viteza luminii este finita, astronomii pot privi, in principiu, inapoi in timp aproape pana la originea Universului, observand obiecte aflate la distante atat de mari incat lumina sosita de la ele a calatorit circa 15 miliarde de ani. Apare astfel posibilitatea tulburatoare ca la aceasta limita sa poata fi observate galaxii in procesul lor de formare. Presupunand ca toate galaxiile s-ar fi format pe aceeasi cale, investigarea acestor galaxii primordiale ne-ar ajuta foarte mult sa putem explica formarea galaxiei noastre, proces estimat a fi inceput acum 13 miliarde de ani.

Nebuloasele obscure ale galaxiei

Descoperirile din domeniul astronomiei sunt strans legate de anumite progrese tehnice: fotografia si spectrografia. Prima observatie este cea a lui E. Barnard (1857 – 1923), care a descoperit nebuloasele obscure care astazi ii poarta numele. El a descoperit ca anumite parti stralucitoare ale Caii Lactee contineau regiuni negre, practic lipsite de stele. Cercetarile au fost continuate de Mount Hamilton, iar Barnard a publicat diferite cataloage de nebuloase obscure.

Natura acestor nebuloase este destul de clara: era vorba de nori intunecati analogi celor din atmosfera noastra, care ne impiedica sa vedem stele mai indepartate. Intr-adevar, cealalta teorie, a absentei efective a stelelor in anumite regiuni ale Universului, conducea la considerarea acestor spatii vide ca niste tuneluri care se termina exact la observatorul terestru.

Aceasta constructie geocentrica a Universului era atat de putin satisfacatoare incat suntem surprinsi sa constatam cat de greu le-a fost anumitor astronomi, printre care insusi Barnard, sa accepte existenta norilor intunecati.

Ultimele indoieli au fost risipite de fotografiile ale nebuloaselor spirale obtinute de H.D. Curtis. Analogia acestor astrii cu universul nostru local era atunci admisa in mod curent si aparitia unor mari nori absorbanti care ascundeau unele dintre aceste spirale facea sa se inteleaga natura exacta a „norilor lui Barnard”.

O nebuloasa este un nor urias de gaz interstelar, format din 98% hidrogen, 2% alte elemente in stare gazoasa si silicati in forma de praf interstelar. Pe langa gazul interstelar, nebuloasele sunt formate si din praf cosmic, situat in spatiul care se intinde intre stele. Partile mai dense ale nebuloaselor se pot strange atat de tare incat pot da nastere la stele. Toate stelele din Univers au fost nascute in nebuloase.

Cea mai cunoscuta nebuloasa este cea din constelatia Orion, aflat pe cer in directia constelatiei Orion. Cu ochiul liber se poate vedea ca o pata mica stralucind slab sub stelele care formeaza centura lui Orion.

Mediul interstelar

Mediul interstelar contine un amestec de gaze ionizate si praf, care produc o atenuare observabila a luminii stelelor.

Stelele s-au nascut din gazul si praful existent, din componentele materiei interstelare. In conditii normale nu putem vedea aceasta materie interstelara, dar atunci cand este luminata de o stea fierbinte, formeaza nebuloase stralucitoare de culoare rosiatica-roz. Dupa anumite teorii, stelele se nasc atunci cand un nor de materie interstelara traverseaza bratul spiralat al unei galaxii, unde materia incepe sa se concentreze, forta gravitationala creste, conducand la o condensare mai rapida a materiei si determinand formarea protostelelor.

In centrul protostelelor temperatura poate ajunge la cateva milioane de grade Celsius, unde incepe o reactie de fuziune. Energia eliberata din aceasta reactie impiedica protosteaua sa se diminueze. Astfel s-a format o noua stea.

Ramasitele norului initial formeaza un disc plat care se roteste in jurul stelei, iar uneori, aceasta materie se poate condensa si poate forma planete in jurul stelei nou-formate.

Stelele pot ramane neschimbate timp de milioane de ani, pana cand hidrogenul se va epuiza. In centrul unei stele, hidrogenul este transformat in heliu, iar energia este eliberata sub forma de lumina si alte radiatii. Gazul nou format tinde sa se dilate si suporta greutatea stelei complet dezvoltate, oprind contractia ei.

Spatiul interstelar, format din gaze si praf reprezinta materia dintre sistemele solare dintr-o galaxie. Mediul interstelar este alcatuit dintr-o mixtura de ioni, atomi, molecule, particule de praf si campuri magnetice. In galaxia noastra se gasesc un milion de particule pe metru patrat.

Primele elemente grele s-au dezvoltat datorita reactiilor de fuziune din supernove. Acestea sunt extrem de luminoase si pot fi mai stralucitoare decat o intreaga galaxie. In ultimele saptamani de viata, o supernova poate radia tot atata energie cat ar putea emite Soarele pe perioada intregii sale existente. Explozia unei supernove elimina mare parte sau chiar tot materialul unei stele, cu o viteza de 30.000 kilometri pe ora, declansand propagarea unei unde de soc in mediul interstelar inconjurator. Daca aceste elemente grele ar fi ramas in interiorul stelelor, viata nu ar fi putut exista.

In medie, supernovele apar o data la fiecare 50 de ani intr-o galaxie de dimensiunile Caii Lactee si joaca un rol semnificativ in imbogatirea mediului interstelar cu elemente de mase mari. Mai mult, undele de soc propagate dupa explozie pot declansa formarea de noi stele.

Intr-un documentar al BBC Space, Sam Neil ne numeste copiii stelelor, caci respiram oxigen, pasim pe rocile formate din siliciu, oasele noastre sunt formate din calciu, iar magneziul este un element esential pentru celulele vii. In anul 2003 se aduc primele dovezi ce atesta aparitia primelor elemente de fier, existent acum si in sangele nostru, la un milion de ani dupa Marea Explozie, cel mai probabil in miezul unei pitice albe ce ulterior a explodat si a imbogatit spatiul interstelar cu aceste elemente.

Referinte:

Stiinta.info

Wikipedia – Interstellar medium

Autor: Marius, www.descopera.org