Saat kita memandang langit malam, kita biasanya memperhatikan... bintang paling terang, planet yang terlihat, atau pita Bima Sakti.Namun tersembunyi di antara semua titik terang itu terdapat permata sejati yang luput dari perhatian pada pandangan pertama. Salah satu yang paling menarik adalah apa yang disebut "nebula ular," kumpulan nebula gelap dan daerah pembentukan bintang yang, karena bentuk atau lokasinya, menyerupai ular yang melata di langit.
Di balik nama-nama seperti Barnard 72, Sh2-54 atau Nebula Serpens Utara Ada kisah-kisah menarik tentang bagaimana bintang terbentuk, bagaimana kita melihat alam semesta pada panjang gelombang yang berbeda, dan bahkan bagaimana teleskop tercanggih, seperti James Webb, mengkonfirmasi teori-teori yang telah ada selama beberapa dekade. Mari kita jelajahi, dengan tenang dan menggunakan bahasa yang paling mudah dipahami, apa itu "ular nebula" dalam astronomi dan mengapa hal itu sangat menarik bagi komunitas ilmiah.
Nebula gelap: sisi tersembunyi dari Galaksi Bima Sakti
Ketika kita berbicara tentang nebula, kita biasanya membayangkan awan besar gas berwarna cerah, tetapi sebenarnya ada seluruh keluarga nebula nebula gelap yang tidak bersinar, melainkan menghalangi cahaya bintang. terletak di belakang. Ini adalah wilayah padat gas dan debu antarbintang yang muncul di langit sebagai bercak hitam yang tampak sebagai siluet di antara gugusan bintang yang padat.
Jauh dari sekadar celah di langit, nebula gelap ini adalah... cadangan materi dingin tempat, seiring waktu, bintang-bintang baru dapat lahir.Debu menghalangi cahaya tampak, tetapi di dalamnya, proses fisik yang sangat kompleks sedang berlangsung: kondensasi gas, keruntuhan gravitasi, dan, dalam banyak kasus, awal pembentukan bintang.
Astronom Amerika Edward Emerson Barnard mendedikasikan dirinya pada awal abad ke-20 untuk untuk mengkatalogkan “bercak-bercak gelap” di langit ini.Hasil karyanya menghasilkan daftar lebih dari 180 objek, yang dikenal sebagai Nebula Barnard. Di antara objek-objek tersebut terdapat dua figur kunci dalam topik kita: Barnard 72 dan Barnard 228, terkait dengan figur ular dalam berbagai rasi bintang.
Keberadaan awan buram ini menjelaskan mengapa, di area tertentu pada bidang galaksi, kita melihat “Lubang” atau siluet hitam di tengah hamparan bintangBukan berarti tidak ada apa-apa di sana, tetapi justru sebaliknya: ada begitu banyak debu sehingga cahaya tampak tidak dapat menembusnya.
Barnard 72: Nebula Ular di Ophiuchus
Salah satu nebula gelap yang paling mencolok adalah Barnard 72, juga dikenal sebagai Nebula UlarLetaknya di konstelasi Ophiuchus, sangat dekat dengan pusat Bima Sakti, di area langit yang sangat kaya akan bintang dan wilayah pembentukan bintang.
Dalam foto bidang luas, nebula ini membentuk jejak Kurva berbentuk "S" yang sangat jelas dan menonjol di antara latar belakang berbintang.Siluet yang berkelok-kelok itulah yang membuatnya mendapat julukan Nebula Ular: memberikan kesan seperti ular gelap yang melata di bidang galaksi yang ramai.
Perkiraan jarak dari Barnard 72 adalah sekitar 650 tahun cahaya dari BumiHal ini menjadikannya wilayah yang relatif dekat dalam skala galaksi. Ukuran liniernya beberapa tahun cahaya, jadi kita berbicara tentang awan yang kompak namun terdefinisi dengan baik dalam gambar eksposur panjang.
Sebagai nebula gelap, ia tidak memancarkan cahayanya sendiri dalam rentang tampak. Yang kita lihat adalah cahayanya. siluet di tengah hamparan bintang yang sangat padatKeberadaan bintang biru 44 Ophiuchi di bagian kiri bawah banyak foto membantu menemukan nebula ini di langit dan mendapatkan gambaran tentang skalanya: bidang yang ditampilkan dalam gambar-gambar ini biasanya mencakup sekitar 2 derajat, setara dengan hampir 20 tahun cahaya pada jarak Barnard 72.
Awan gas dan debu dingin ini berpotensi menjadi... tempat pembibitan bintang di masa depanSangat mungkin bahwa, seiring waktu, sebagian materi di Barnard 72 akan runtuh karena gravitasinya sendiri, menghasilkan inti padat yang pada akhirnya akan memicu bintang-bintang baru. Untuk saat ini, bagi kita, ini terutama merupakan contoh luar biasa tentang bagaimana materi gelap (dalam arti "tidak bercahaya") dapat menciptakan bentuk-bentuk yang menarik di langit.
Barnard 228: ular hitam lain di konstelasi Serpens
Bentuk ular tersebut juga tampak terkait dengan nebula gelap lainnya: Barnard 228, terletak di konstelasi Serpens (Ular)Berbeda dengan Barnard 72, yang berada di Ophiuchus, yang satu ini terletak langsung di dalam konstelasi yang namanya sudah merujuk pada reptil tersebut.
Dalam citra langit dalam, Barnard 228 tampak sebagai sebuah sebuah bintik gelap yang sangat jelas yang menghalangi cahaya dari bintang-bintang latar belakang.Debu tersebut sangat padat sehingga hampir tidak memungkinkan radiasi tampak melewatinya, sehingga hasil visualnya adalah semacam lubang hitam dengan latar belakang yang bertabur bintang.
Nebula ini dianggap sebagai kemungkinan lokasi pembentukan bintang baruSama seperti yang lain dalam katalog Barnard. Kepadatan gas dan debu yang tinggi menciptakan kondisi yang diperlukan agar material tersebut mulai menggumpal, mendingin, dan, seiring waktu, runtuh menjadi inti yang semakin padat.
Meskipun bagi pengamat amatir mungkin hanya tampak sebagai wilayah gelap tanpa banyak daya tarik, para astronom menganggap Barnard 228 dan objek serupa sebagai objek yang signifikan. laboratorium alami tempat tahap awal pembentukan bintang dapat dipelajariDengan pengamatan inframerah dan radio, dimungkinkan untuk "melihat menembus" debu dan menemukan apa yang terjadi di dalamnya.
Gagasan tentang "ular hitam" di langit ini berkaitan dengan bagaimana budaya kuno menafsirkan gugusan bintang. Di mana mereka melihat figur mitologis, hari ini kita membedakannya. Struktur fisik gas, debu, dan bintang pada berbagai tahap kehidupannya., terkadang dengan siluet yang sugestif seperti ular.
Konstelasi Serpens dan nebula Sh2-54
Konstelasi Serpens (Ular) cukup unik karena tampak terbagi menjadi dua bagian: Serpens Caput (kepala) dan Serpens Cauda (ekor)Dipisahkan oleh Ophiuchus. Orang Yunani sudah melihat dalam gugusan bintang ini bentuk ular yang dipegang oleh tokoh mitologi.
Di wilayah ekornya, Serpens Cauda, terdapat harta karun sejati bagi para astronom: sebuah wilayah langit yang menyimpan Nebula Elang, Nebula Omega, dan Nebula Sh2-54...di antara objek-objek lainnya. Yaitu, area yang penuh dengan awan gas, gugusan bintang muda, dan wilayah pembentukan bintang aktif.
Sh2-54 adalah nebula yang dikatalogkan oleh astronom Stewart Sharpless pada tahun 1950-an, sebagai bagian dari daftar lebih dari 300 nebula. Ini adalah sebuah awan besar gas dan debu tempat bintang-bintang baru dilahirkan, yang terletak sekitar 6.000 tahun cahaya dari kita.
Dalam cahaya tampak, penampakannya agak redup dan kusam, tetapi ketika dilihat dalam inframerah, gambarnya berubah sepenuhnya. Sebuah foto menakjubkan yang diambil dengan teleskop VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) milik European Southern Observatory (ESO) mengungkapkan hal ini. jutaan bintang tersamarkan di balik cahaya oranye lembut. yang mengungkapkan adanya debu yang bercahaya.
Jenis gambar ini menunjukkan bagaimana, berkat pengamatan pada panjang gelombang yang berbeda, Kita dapat menembus lapisan debu yang menghalangi cahaya tampak. dan temukan apa yang terjadi di jantung tempat pembibitan bintang-bintang ini. Di Sh2-54, misalnya, sekumpulan bintang muda yang sebelumnya hampir seluruhnya tersembunyi kini mulai terungkap.
Penglihatan inframerah: sebuah "penglihatan ular" untuk menjelajahi kosmos
Kesamaan dengan ular tidak hanya terbatas pada bentuk nebula atau nama konstelasi. Banyak spesies ular telah mengembangkan kemampuan untuk mendeteksi radiasi inframerah untuk merasakan panas mangsanyasemacam "penglihatan termal" yang memberi mereka keuntungan dalam kegelapan.
Kita manusia telah melakukan hal serupa dengan astronomi: kita telah membangun instrumen yang mampu untuk menangkap cahaya inframerah yang tidak dapat dilihat oleh mata kita.Hal ini memungkinkan kita untuk melihat menembus debu kosmik dan mempelajari wilayah yang praktis buram dalam cahaya tampak.
Dalam kasus Sh2-54, teleskop VISTA milik ESO, yang dilengkapi dengan kamera 67 juta piksel yang sangat sensitif terhadap inframerah, telah berhasil untuk memetakan nebula besar ini dengan detail yang luar biasa.Gambar ini merupakan bagian dari survei VVVX (VISTA Variables in the Via Láctea eXtended), sebuah proyek multi-tahun yang didedikasikan untuk mengamati secara berulang area luas Galaksi Bima Sakti dalam inframerah.
Dengan mengamati pada panjang gelombang ini, kita dapat melihat cahaya dari bintang-bintang muda dan daerah gas panas. Ia dapat menembus lapisan debu dengan lebih baik.Mengungkap detail yang sama sekali tidak muncul dalam foto tradisional. Hal ini sangat berguna untuk memahami bagaimana bintang terbentuk dan berevolusi di tempat pembibitan bintang yang sangat besar ini.
Dengan cara tertentu, melalui pengembangan kemampuan untuk mengamati dalam inframerah ini, Kami telah melengkapi teleskop kami dengan "penglihatan ular" yang lebih canggih.mampu "melihat" panas dan radiasi yang tersembunyi di balik debu kosmik. Dan gagasan ini membawa kita langsung kepada salah satu tokoh utama astronomi modern: Teleskop Luar Angkasa James Webb.
Nebula Ular seperti yang diamati oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb
Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) adalah penerus Hubble dan diluncurkan pada 25 Desember 2021 dengan tujuan mengamati alam semesta terutama dalam inframerah.Ini adalah proyek bersama NASA, Badan Antariksa Eropa (ESA), dan Badan Antariksa Kanada (CSA), dan dinamai menurut nama James E. Webb, administrator NASA selama masa program Apollo.
Sejak mulai beroperasi, Webb telah menyediakan Gambar-gambar spektakuler tentang kosmos dan data ilmiah yang sangat berharga.Di antara banyak pengamatannya, salah satu yang paling menonjol untuk topik yang dibahas adalah studinya tentang wilayah pembentukan bintang yang dikenal sebagai Nebula Serpens atau Serpens Main, yang terletak di konstelasi Serpens.
Dalam hal ini kita tidak sedang membicarakan nebula gelap seperti Barnard 72, tetapi sebuah nebula refleksi yang sangat muda, hanya berusia antara satu dan dua juta tahun.Jenis nebula ini tidak bersinar sendiri, tetapi memantulkan cahaya dari bintang-bintang di dekatnya atau bintang-bintang yang tertanam di dalamnya, sehingga tampak kebiruan atau keputihan dalam banyak gambar.
Area spesifik yang diamati oleh Webb dikenal sebagai Serpens UtaraWilayah ini telah lama dianggap sebagai daerah yang sangat menjanjikan untuk mempelajari kelahiran bintang-bintang bermassa rendah, mirip dengan Matahari. Dengan mata telanjang dan dalam gambar-gambar sebelumnya, banyak strukturnya tampak sebagai bercak-bercak buram.
Berkat kamera inframerah dekat NIRCam milik Webb, sebuah gambar dengan kejelasan yang belum pernah terjadi sebelumnya dari area iniGambar tersebut dengan jelas menunjukkan bintang-bintang yang masih sangat muda dan struktur gas yang terkait dengan pembentukannya. Pengamatan ini memungkinkan para ilmuwan untuk secara langsung menangkap, untuk pertama kalinya, fenomena yang telah lama dihipotesiskan: aliran protobintang yang sejajar.
Aliran protobintang: semburan gas yang sejajar seperti badai hujan es.
Selama pembentukan bintang, material gas dan debu di sekitarnya jatuh ke protobintang, membentuk cakram akresi yang berputar cepatDi dalam cakram itu, medan magnet dapat mengarahkan sebagian material ke arah kutub, mengeluarkannya dalam bentuk pancaran bipolar berkecepatan tinggi.
Jet-jet ini, dikenal sebagai aliran keluar protobintang atau aliran keluarMereka berdampak pada gas dan debu di sekitarnya, menghasilkan gelombang kejut yang memanaskan dan menggetarkan material tersebut. Dalam gambar Webb, area-area ini tampak sebagai filamen dan bintik-bintik berwarna merah pekat, sinyal emisi dari molekul yang tereksitasi di inframerah dekat.
Hal yang benar-benar luar biasa tentang Nebula Ular yang diamati oleh Webb adalah bahwa pancaran-pancaran ini Mereka semua tampaknya condong ke arah yang sama.Seperti kepingan salju dari badai hujan es yang disapu angin. Keselarasan ini menunjukkan bahwa protobintang yang menghasilkannya memiliki asal yang sama di awan yang runtuh dengan sumbu rotasi yang jelas.
Para astronom telah lama berasumsi bahwa ketika awan molekul besar runtuh membentuk gugusan bintang, Semuanya cenderung mewarisi orientasi putaran yang serupa.Namun, hingga kini, bukti langsung dari gagasan ini belum diperoleh. Rekaman visual dari pancaran jet yang sejajar ini berfungsi sebagai "sejarah" dinamika awan aslinya.
Menurut pihak yang bertanggung jawab atas proyek tersebut, apa yang sebelumnya dianggap sebagai area yang buram dan kurang jelas pada gambar beresolusi rendah Kini, pancaran tersebut telah menjadi tajam dan sejajar, yang menegaskan bahwa kita sedang mengamati suatu wilayah pada momen yang sangat spesifik dalam evolusinya, tepat ketika banyak bintang menyala hampir bersamaan.
Sebuah nebula refleksi masa muda dan masa depannya yang gemilang.
Wilayah North Serpens adalah sebuah nebula refleksi yang sangat mudadengan perkiraan usia antara satu hingga dua juta tahun. Dalam istilah astronomi, ini praktis sekejap mata: Matahari, misalnya, berusia sekitar 4.600 miliar tahun.
Karena masih dalam tahap awal, banyak bintang yang ada di dalamnya masih belum protobintang yang diselubungi gas dan debudan cakram protoplanet mereka sedang dalam proses pembentukan. Beberapa di antaranya dapat mencapai massa yang mirip dengan Matahari, sementara yang lain akan tetap berada dalam kisaran bintang bermassa rendah atau bahkan katai cokelat.
Gambar Webb menunjukkan bagaimana debu, di beberapa area, berada. mendahului pantulan cahaya bintang, menciptakan cahaya oranye yang menyebar.Ini menunjukkan bahwa kita terus melihat struktur buram yang saling tumpang tindih, yang menambah kompleksitas interpretasi adegan tetapi juga memberikan petunjuk tentang distribusi material dalam 3D.
Nebula ini berfungsi sebagai tempat uji coba yang sangat baik untuk mempelajari bagaimana bagaimana medan magnet tersusun, bagaimana cakram sejajar, dan bagaimana pancaran jet dipicu dalam populasi bintang yang lahir dari awan induk yang sama. Setiap pancaran dan filamen bercahaya itu merupakan penanda dinamika internal wilayah tersebut.
Diperkirakan bahwa, seiring waktu, banyak bintang muda ini akan membersihkan lingkungan sekitarnya dari gas dan debu, dan nebula refleksi akan menghilang. Yang akan tersisa kemudian adalah... gugusan bintang muda, dengan bintang-bintang yang sudah terbentuk dan kemungkinan sistem planet yang sedang berevolusi., sesuatu yang mirip dengan apa yang mungkin terjadi di lingkungan tempat Tata Surya kita terbentuk.
Dari debu hingga kimia kehidupan: langkah selanjutnya bersama Webb
Gambar-gambar menakjubkan dari Nebula Ular hanyalah permulaan. Tujuan selanjutnya adalah menggunakan spektrograf inframerah dekat NIRSpec milik Webb untuk untuk menganalisis secara detail komposisi kimia dari awan serapan gelap ini., terbentuk dari gas molekuler dan debu antarbintang.
Fokusnya adalah pada panggilan telepon. zat volatil, senyawa yang menyublim pada suhu yang relatif rendah, seperti air beku di alam semestaKarbon dioksida, metana, dan berbagai molekul organik adalah contoh senyawa tersebut. Memahami bagaimana senyawa-senyawa ini bertahan dalam proses pembentukan bintang dan planet sangat penting untuk merekonstruksi sejarah kimia sistem planet.
Dengan mengamati kelimpahan dan distribusi molekul-molekul ini di protobintang tepat sebelum mereka terbentuk. cakram protoplanet mereka terbentukPara astronom berharap dapat mengetahui apakah kondisi yang melahirkan Tata Surya kita merupakan kondisi umum atau justru luar biasa di galaksi ini.
Jenis studi ini akan memungkinkan terjalinnya hubungan antara awan molekuler dingin, daerah pembentukan bintang seperti Nebula Ular, dan komposisi akhir komet, planet, dan atmosfer. dalam sistem planet muda. Setiap spektrum yang diperoleh oleh Webb adalah semacam "sidik jari" dari komposisi kimia yang ada di lingkungan tersebut.
Pada akhirnya, mengetahui seberapa umum senyawa tertentu, seperti air atau molekul organik kompleks, membantu kita menjawab pertanyaan-pertanyaan mendasar: Seberapa besar peluang terbentuknya planet yang layak huni dan, siapa tahu, mungkin ada kehidupan di sudut-sudut galaksi lainnya?.
Seluruh perjalanan ini, dari Ular-ular gelap dari Barnard 72 dan 228 ke aliran keluar yang sejajar di Serpens North dan komposisi kimia yang diungkapkan oleh WebbIni menunjukkan bagaimana citra "ular kabur" sederhana dalam astronomi sebenarnya hanyalah puncak gunung es dari proses fisik dan kimia yang menakjubkan yang sedang membentuk Galaksi Bima Sakti saat ini.
