SpaceX Rocket in großer Form nach der historischen Landung, sagt Elon Musk

Paul Sutter ist Astrophysiker bei Die Ohio State Universität und der Chefwissenschaftler in Columbus, Ohio Zentrum für Wissenschaft und Industrie (COSI) . Sutter ist auch Gastgeber der Podcasts "Frage einen Raumfahrer" und "RealSpace, "und die YouTube-Serie"Raum in deinem Gesicht."

Glitzernd, glamourös, anmutig. Die neueste Modeaussage für den roten Teppich? Nein natürlich nicht. Ich spreche von Nebelflecken, den dünnen Wolken aus Gas und Staub, die in jeder Galaxie verstreut sind. Irdische Stoffe können der himmlischen, zarten Schönheit dieser Objekte nicht nahe kommen.

In der ganzen Milchstraße gespickt, bieten sie Amateurastronomen einen Augenschmaus und geben professionellen Astronomen reichlich Gelegenheit zum Nachdenken. Wir sehen diese Objekte in allen möglichen Formen, Größen, Farben und Konfigurationen, von fast perfekten Kugeln und Schalen über blendend komplexe Helices bis zu verworrenen Wracks. Aber woher kommen sie genau? Und, vielleicht noch wichtiger, wohin gehen sie?

[Sehen Sie sich dieses Video an, in dem ich Messiers Katalog von Nebeln beschreibe.]

In die Sterne

Um uns die Nebel genauer anzusehen, schauen wir uns zuerst die Sterne an. Klein, kompakt und dicht - zumindest astronomisch gesehen - ist ein Stern das Gegenteil eines Nebels. Die Kraft eines Sterns kommt von der Kernfusion, die durch den intensiven Druck entsteht, der Elemente aneinander vorbei an ihren persönlichen Komfortzonen schiebt. Diese Fusion erzeugt schwerere Elemente und ein bisschen übrig gebliebene Energie, was ausreicht, um den Stern für Millionen (im Falle riesiger Sterne) bis Billionen (im Fall von winzigen Zwergen - kaum über braun) zu erhalten. von Jahren. [50 Fabulous Deep-Space Nebel Fotos]

Egal wie lange sie dauern, Sterne sind endliche Kreaturen. Also müssen sie von irgendwo her gekommen sein und werden woanders hingehen. Vermutlich haben sie ihr Leben nicht als kleine, dichte Bälle begonnen und sie werden das Leben auch nicht auf die gleiche Weise beenden. Woher kommen die Sterne und wohin gehen sie?

Basierend auf dem Thema dieses Artikels können Sie wahrscheinlich erraten, was die Antwort ist: Nebel. Sterne kommen aus Nebeln und enden in Nebel. Ebenso können Nebel allgemein in zwei Kategorien eingeteilt werden: Sterne, die Sterne werden, und Sterne, die verwendet werden.

Sterne zu sein

Man könnte argumentieren, dass der natürliche Zustand der Materie Wolken von Dingen ist. In der Tat bin ich gerade dabei, dieses Argument zu machen. Sterne sind abhängig von einem bestimmten Prozess, der Kernfusion, um zu überleben, und sobald dieser Prozess endet, hören sie auf, Sterne zu sein. Die als Sterne bekannten Objekte sind insgesamt temporär. Aber eine Wolke aus Gas und Staub? Es kann nur so lange eine Wolke aus Gas und Staub sein, wie es will. Wenn keine Kräfte es auf die eine oder andere Weise anstupsen, ist es vollkommen glücklich, einfach zu sein, was es ist.

Das wird sich nur ändern, wenn ein Nebel angestupst wird, zum Beispiel durch eine zufällige Gravitationswechselwirkung mit einem Nachbarn, oder indem man sich zu nahe an einer Supernova befindet (du musst es hassen, wenn das passiert). Einmal gestupst, kann der Nebel instabil werden, seine natürliche Gravitationskraft überwältigt seinen ebenso natürlichen Gasdruck (ein Ereignis, das durch das Erreichen einer Schwelle gekennzeichnet wird, die als "Instabilität der Jeans" bezeichnet wird). Sehr schnell brechen Teile des Nebels ab und brechen ab, zerschmetternd auf sich selbst, um die Fusionsparty zu beginnen und einige Sterne zu erschaffen.

Die zerschmetterten Teile verwandeln sich in "dunkle Nebel" (Hinweis: sie sind irgendwie schwarz), da ihre hohen Dichten das Licht von neu entstehenden Sternen umhüllen. Glücklicherweise dringen Radio- und Infrarotstrahlung sogar in den dichtesten Nebel ein und erlauben den Astronomen, in die Sternbomben dieser Wolken zu schauen.

Eine typische Gaswolke, die einmal unruhig war, könnte Hunderte oder sogar Tausende von Sternen in einer einzigen Ladung erzeugen. Der größte und hellste dieser Sterne wird Tonnen von heißer, schwerer, energiereicher Strahlung ausstoßen, die Moleküle im restlichen Nebel erregen und ihn rosig glühen lassen.

Genannt "Emissionsnebel" - weil ihr Material Licht emittiert - werden sie nicht lange halten. Jene großen, hellen Sterne, die Strahlung ausstrahlen, werden sicher Supernova werden, die ohnehin schon dünnen Schleier aus Staub und Gas zerreißen und dieses Material so dünn ausbreiten, dass selbst die schärfsten Beobachter es nicht vom allgemeinen Weltraumhintergrund unterscheiden können.

War einst Sterne

Und das bringt uns dahin, wo Nebel zuerst herkommen. Die Antwort ist natürlich, Sterne. Wenn Sterne sterben, ist es nicht schön - oder es ist sehr hübsch, abhängig von deinem Standpunkt. [Supernova-Fotos: Großartige Bilder von Sternenexplosionen]

Die größten Sterne gehen auf spektakuläre Weise los und setzen fast ihre ganze unverbrauchte Energie in einer Explosion frei, die ganze Galaxien überstrahlen kann (um fair zu sein, wird die Explosion nur ein paar Tage oder Wochen dauern, während die Galaxien für Billionen von Jahren weiter scheinen). Diese Explosion trägt natürlich viel "Zeug" weit vom ursprünglichen Stern; im Grunde wird der ganze Stern von innen nach außen gedreht und geht in einem fantastischen Ereignis von punktförmig zu wolkenartig.

Das ausgestoßene Material bewegt die Stoßwellen mit einem gesunden Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit, so dass es nicht lange dauert, bis sich ein Nebel von anständiger Größe bildet. Sogar Supernovae, die vor hunderten von Jahren auftraten (was in astronomischer Hinsicht auch gestern sein könnte), sind bereits zu schönen künstlerischen Darstellungen geworden. Ein solches Beispiel ist der Krebsnebel, der selbst von der intensiven Strahlung erhellt wird, die immer noch aus dem heißen, übrig gebliebenen Kern seines toten Sterns ausströmt.

Sterne wie die Sonne der Erde gehen nicht so intensiv aus, aber das bedeutet nicht, dass sie nicht ihre eigenen Meisterwerke schaffen können. In der Nähe der Enden der Leben dieser Sterne führt der Übergang von der Fusion von Wasserstoff zu Helium in den Kernen zu einem komplexen Wechselspiel im Inneren des Sterns. Dies bewirkt, dass die äußersten Schichten anschwellen, sich ausdehnen und schließlich abblättern.Die sprunghafte Natur des Sterns drückt in dieser Zeit das sich nach außen bewegende Gas in seltsame Richtungen.

Das Ergebnis: planetarische Nebel, die leider absolut nichts mit Planeten zu tun haben. Sie kommen in einer wilden Vielfalt von Formen und Mustern. Sie halten nicht lange. Wie ihre Supernova-Cousins ​​werden sie vom Rest des Sterns angezündet, und nach ein paar tausend Jahren ist das Feuerwerk vorbei.

Aber da Sterne wie die Sonne der Erde so häufig sind, produziert diese Galaxie weiterhin neue planetarische Nebel, die die galaktische Scheibe wie Weihnachtsverzierungen schmücken.

[Schau dir dieses Video an, wo ich die Lebenszyklen von Sternen erkläre.]

Der Kreis des Sternlebens

Das ist es also: Nebel verwandeln sich in Sterne und Sterne werden zu Nebeln. Es ist ein Zyklus, der seit über 13 Milliarden Jahren andauert, beginnend mit dem ersten Nebel, der sich zu einem Stern zusammenzog. Und es wird noch weitere Billionen dauern. Am Ende werden die Nebel jedoch gewinnen: Sie müssen genug Material in einen Raum packen, der klein genug ist, um einen Stern zu erschaffen, und sobald Ihnen die Möglichkeiten ausgehen, werden Ihnen die Sterne ausgehen und das Universum wird auf lange Sicht wieder seine natürliche Größe erreichen Staat: ein Haufen von Gas und Staub herumschwimmen.

Erfahren Sie mehr, indem Sie die Episode "Woher kommen Nebulae?" Anhören. auf dem Podcast "Ask a Spaceman", erhältlich auf iTunes und im Web unter //www.askaspaceman.com. Danke an @ bcmiller151 für die Frage, die zu diesem Stück geführt hat! Stellen Sie Ihre eigene Frage auf Twitter mit #AskASpaceman oder durch Folgen von Paul @PaulMattSutter und auf facebook.com/PaulMattSutter.