H II-regioner: Ioniserede brintskyer og stjernedannelse
Opdag H II-regioner: gigantiske ioniserede brintskyer, hvor blå stjerner fødes, former stjernehobe og afslører galaksernes afstande og kemiske sammensætning.
En H II-region er en region, hvor store blå stjerner dannes af brint. De er opkaldt efter den ioniserede atomare brint, som de producerer: H II. Kort sagt er en H II-region en sky af ioniseret gas oplyst af ultraviolette fotoner fra unge, massive stjerner.
Hvad skaber en H II-region?
Stjernerne dannes i en stor sky af brintgas. De kortlivede blå stjerner, der dannes i disse områder, afgiver store mængder ultraviolet lys. Dette ioniserer den omgivende gas. Den ioniserede gas udsender karakteristisk stråling, især hydrogen-emissionslinjen Hα (rødt lys ved 656,3 nm), men også stærke "forbudte" linjer fra f.eks. oxygen ([O III]) og svovl ([S II]).
Begrebet Strömgren-sfære beskriver den teoretiske radius, hvor ionisationsraten fra stjernerne balancerer rekombinationen i gassen. Størrelsen og form af en H II-region afhænger af stjerners lysstyrke, gassens tæthed og turbulens samt tilstedeværelsen af støv og molekylære skyer.
Størrelse, temperatur og typer
H II-regioner kan være flere hundrede lysår store (1 parsec ≈ 3,26 lysår). Mindre, kompakte varianter kaldes kompakte eller ultrakompakte H II-regioner og har størrelser fra mindre end en parsec til nogle få parsec. Temperaturen i H II-regioner ligger typisk omkring 8.000–12.000 K. Densiteter varierer kraftigt: fra ~10–10^3 partikler/cm³ i store, diffuse regioner til >10^4 partikler/cm³ i ultrakompakte regioner.
Udseende og struktur
Den første kendte H II-region var Orion-næbelen, som blev opdaget i 1610. Disse regioner har meget forskellige former. De fremstår ofte klumpede og trådformede, og nogle gange har de bizarre former, som f.eks. hestehovednebulen. Strukturen præges af chokbølger, stjernedrevne vinde, magnetfelter og uensartet tæthed i de omgivende molekylære skyer. I tætte områder kan man finde små, knapbare objekter kaldet proplyder (protoplanetariske skiver), hvor planeter kan være ved at dannes.
Livscyklus og stjernedannelse
H II-regioner føder tusindvis af stjerner i løbet af flere millioner år. De massive O- og B-stjerner, som ioniserer gassen, lever kun få millioner år. Når disse stjerner ender som supernovaer, eller når deres kraftige stjernedrevne vinde har blæst gassen væk, ophører H II-regionens aktivitet. Til sidst danner dette en stjernehob. Til sidst blæser supernovaeksplosioner og kraftige stjerneskud fra de mest massive stjerner gasserne i H II-regionen væk. Dette efterlader en stjernehob som f.eks. Plejaderne.
H II-regioner kan også påvirke omgivelserne ved at udløse ny stjernedannelse. Mekanismer som "collect-and-collapse" (opsamling af gas i skallen af en udvidende boble) eller stråledrevet komprimering af tættere clumps kan sætte gang i kollaps og dannelse af nye stjerner.
Observation og videnskabelig betydning
H II-regioner kan ses på store afstande i universet.Studiet af ekstragalaktiske H II-regioner hjælper med at bestemme afstanden til og den kemiske sammensætning af andre galakser. Emissionslinjer fra H II-regioner bruges til at måle metalindhold (f.eks. oxygenoverflod), ioniseringsparameter og stjernedannelsesrater. I radioområdet ses H II-regioner som fri‑fri (bremsstrahlung) kontinua og radio-rekombinationslinjer, mens i infrarødt kan man studere emission fra opvarmet støv og polycykliske aromatiske hydrocarboner (PAH'er).
Spiral- og uregelmæssige galakser har mange H II-regioner, mens elliptiske galakser næsten ingen har. I spiralgalakser, som Mælkevejen, findes H II-regionerne i spiralarmene, men i de uregelmæssige galakser er de tilfældigt fordelt. Størrelsen og lysstyrken af H II-regioner i en galakse kan fortælle om galaksens stjernedannelsesaktivitet.
Store eksempler
Nogle galakser har enorme H II-regioner med titusindvis af stjerner. Eksempler herpå er 30 Doradus-regionen i den store Magellansky og NGC 604 i Triangulum-galaksen. Disse kæmpe H II-regioner (ofte kaldet "gigantiske H II-regioner") kan være op til hundreder af parsec på tværs og indeholder mange af de mest massive stjerner kendt.
Opsummering
- H II-regioner er ioniserede brintskyer oplyst af unge, massive stjerner.
- De har typisk temperaturer omkring 10.000 K og varierende tæthed og størrelse.
- De spiller en central rolle i stjernedannelsens livscyklus og i undersøgelser af galaksernes kemiske udvikling.
- Observationer i optisk, infrarød og radio giver komplementær information om deres struktur, indhold og virkning på omgivelserne.
En lille del af Tarantula-næbelen, en kæmpe H II-region i den store Magellansk sky
NGC 604, en kæmpe H II-region i Triangulum-galaksen
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er en H II-region?
A: En H II-region er en region, hvor store blå stjerner dannes af brint, og de er opkaldt efter den ioniserede atomare brint, som de producerer.
Spørgsmål: Hvordan dannes disse regioner?
Svar: Stjernerne dannes inde i en stor sky af brintgas, og de kortlivede blå stjerner, der dannes i disse områder, afgiver store mængder ultraviolet lys, som ioniserer den omgivende gas.
Spørgsmål: Hvor store kan H II-regioner være?
Svar: De kan være flere hundrede lysår på tværs.
Sp: Hvornår blev den første kendte H II-region opdaget?
A: Den første kendte H II-region var Orion-næbelen, som blev opdaget i 1610.
Spørgsmål: Hvad sker der med et H II-område med tiden?
Svar: I løbet af flere millioner år vil tusindvis af stjerner blive født i regionen og til sidst danne en stjernehob. Supernovaeksplosioner og kraftige stjerneskud fra de mest massive stjerner vil derefter blæse gasserne i H II-regionen væk og efterlade en stjernehob som Plejaderne.
Spørgsmål: Hvor kan vi finde ekstragalaktiske H II-regioner?
Svar: Ekstragalaktiske H II-regioner kan ses på store afstande i universet, og undersøgelsen af dem hjælper med at bestemme afstanden til og den kemiske sammensætning af andre galakser. Spiral- og irregulære galakser har mange H II-regioner, mens elliptiske galakser næsten ikke har nogen - spiralgalakser som Mælkevejen har dem normalt koncentreret i deres spiralarme, mens irregulære galakser har en tendens til at have dem tilfældigt fordelt i hele rummet.
Spørgsmål: Er der nogle særligt store eksempler på en H II-region?
A Ja - nogle galakser har enorme H II-regioner med titusindvis af stjerner, f.eks. 30 Doradus i den store Magellanske Sky eller NGC 604 i Triangulum-galaksen.
Søge