Planetarisk tåge – hvad er det? Definition, dannelse og udseende
Planetarisk tåge: Læs om definition, dannelse og spektakulære udseender — hvordan døende stjerner skaber farverige gas-skaller, og hvorfor deres former varierer.
En planetarisk tåge er en tåge, der består af gas og plasma. De er skabt af visse typer stjerner senere i deres liv. De ligner planeter gennem små optiske teleskoper. De holder ikke længe i forhold til en stjerne, kun titusindvis af år.
Dannelse
I slutningen af en normalstørrelse stjernes liv, i den røde kæmpefase, bliver stjernens ydre lag skudt ud. Når en stjerne har mistet sine ydre lag, står en varm, kompakt kerne tilbage, som senere bliver til en hvid dværg. Den centrale stjerne er meget varm og udsender kraftig ultraviolette stråling fra stjernens centrum ioniserer den gas og det plasma, der blev kastet ud fra stjernen. Det er denne ionisering, som får en planetarisk tåge til at fremstå som en lysende, ofte farvet tåge.
Udseende og spektrallinjer
Planetariske tåger kan have meget forskelligt udseende: nogle er næsten sfæriske, andre er klart bipolare eller komplekse med ringe, filamenter og knuder. Mens nogle planetariske tåger ligner hinanden, har andre meget tydelige og unikke former. Forskerne er ikke sikre på, hvorfor planetariske tåger kan se så forskellige ud fra hinanden. Forskerne mener, at binære stjerner, stjernevinde og magnetfelter kan være nogle af årsagerne til, at planetariske tåger kan se så forskellige ud.
Spektroskopi viser, at planetariske tåger udsender stærke emissionslinjer fra ioniserede atomer, f.eks. Hα (656,3 nm), [O III] (500,7 nm) og [N II] (658,3 nm). Den fremtrædende [O III]-linje gør mange billeder af planetariske tåger grønlige i farven. Observationsmetoder som snævre båndfiltre og spektrografer bruges til at studere deres temperatur, tæthed og sammensætning.
Former og årsager
- Sfærisk/elliptisk: simple udstrømninger fra en enkelt stjerne.
- Bipolar: to modsatte lober, ofte forbundet med rotation og/eller binære følgesvende.
- Komplekse og filamentære: påvirket af ujævne udstødninger, magnetfelter eller tidligere massetab.
Årsagerne til forskellige former omfatter blandt andet interaktioner i binære stjerner, hurtige vindpåvirkninger fra den varme centrale stjerne, magnetfelter, og episodiske udbrud eller jets. I begyndelsen af det 21. århundrede begyndte nogle astronomer at kalde dem "kugleformede tåger" for ikke at forveksle dem med de protoplanetariske tåger, som danner planeter; men termen "planetarisk tåge" er historisk og stadig udbredt.
Tidslinje, størrelse og betydning
Planetariske tåger er relativt kortlivede fænomener i astronomiske termer — typisk 10.000–50.000 år. De udvider sig med hastigheder på størrelsesordenen ~20–40 km/s og kan få diametre fra et par titals tusinde til tæt på en lysårs størrelse, alt efter alder og omgivende tæthed. Den centrale rest bliver til sidst en hvid dværg, som gradvist køler af.
De spiller en vigtig rolle i galaktisk kemi: ved at kaste tunge grundstoffer som kulstof, nitrogen og oxygen tilbage i det interstellare medium bidrager de til næste generations stjerner og planeter. Derudover bruges lysstyrken af planetariske tåger i andre galakser i nogle tilfælde som afstandsmålere (Planetary Nebula Luminosity Function).
Observationer og eksempler
Planetariske tåger er populære mål for både amatørastronomer og professionelle. Kendte eksempler er Ringtågen (M57), Haltågen (M27) og Helixtågen (NGC 7293). Teleskoper som Hubble har afsløret utrolige detaljer i deres strukturer, hvilket har været med til at forbedre forståelsen af dannelsesmekanismer.
Opsummering
En planetarisk tåge er altså en midlertidig, lysende sky af ioniseret gas og plasma, dannet af en stjerne i slutningen af sit normale liv. Dens udseende, spektrallinjer og dynamik fortæller om stjernens evolution, kemiske bidrag til galaksen og om komplekse processer som binære interaktioner, stjernevinde og magnetiske felter.
NGC 6543, Katteøjets tåge
Observationer
Planetariske tåger er ikke særlig lyse. Ingen af dem er lyse nok til at kunne ses uden et teleskop. Den første, der blev opdaget, var Dumbbell-næbelen. Astronomerne vidste ikke, hvad disse objekter var, før de første spektroskopiske eksperimenter blev udført i 1800-tallet. William Huggins brugte et prisme til at se på galakser. Han bemærkede, at de lignede stjerner meget.
Da han kiggede på Katteøjenæbelen, så den ikke ud som den plejede. Han så en emissionslinje på et sted, som ingen havde set før. Det betød, at det lignede et grundstof, som ingen havde set før. Forskerne troede, at det måske var et nyt grundstof. De besluttede at kalde det nebulium.
Senere viste fysikere, at det er muligt for gasser med en meget lav massefylde at ligne noget andet. Det viste sig, at den gas, som de kiggede på, var ilt og ikke nebulium.
Stjernerne i planetariske tåger er meget varme. De er dog ikke særlig lyse. Det betyder, at de må være meget små. Det eneste tidspunkt, hvor stjerner bliver så små, er, når de dør. Det betyder, at de er et af de sidste trin i en stjernes død. Astronomer så, at alle planetariske tåger udvider sig. Det betød, at de blev forårsaget af, at en stjernes yderste lag blev kastet ud i rummet ved slutningen af dens liv.
NGC 7293, Helix-næbelen
NGC 2392, Eskimo-nebelen
Oprindelser
Stjerner, der vejer mere end otte solmasser, vil blive til supernovaer. Stjerner med mindre masse vil danne planetariske tåger. Efter milliarder af års stjerneudvikling vil en stjerne ikke have mere brint. Dette gør stjernens overflade koldere og gør kernen mindre. Solens kerne er ca. 15 millioner grader Kelvin. Når den løber tør for brint, vil den mindre kerne få den til at stige til omkring 100 millioner grader Kelvin.
Stjernens ydre lag bliver meget større på grund af kernevarmen og bliver meget koldere. Stjernen bliver en rød kæmpe. Kernen bliver endnu mindre og varmere. Når den når op på 100 millioner K, begynder helium at smelte til kulstof og ilt. Når dette sker, holder kernen op med at skrumpe. Heliumforbrænding danner snart en kerne af kulstof og ilt med både en helium- og en brintskal omkring den.
Da helium i fusionsreaktioner ikke er særlig stabilt, begynder kernen at vokse og krympe meget hurtigt. Kraftige stjernestorme blæser gassen og plasmaet i stjernens yderste lag udad. Disse gasser danner en sky omkring stjernens kerne. Efterhånden som mere og mere af gassen bevæger sig væk fra stjernen, sendes dybere og dybere lag med højere og højere temperaturer ud. Når gassen opvarmes til omkring 30.000 grader kelvin, begynder gassen at gløde. Skyen er da blevet til en planetarisk tåge.
Tal og position
Vi kender omkring 3.000 af disse tåger i vores galakse, sammenlignet med 200 milliarder stjerner. Deres meget korte levetid sammenlignet med en stjerne er grunden til, at der ikke er så mange af dem i forhold til stjerner. De findes mest i Mælkevejens plan, og der er flere og flere, jo tættere man kommer på Mælkevejens centrum.
Shape
Kun omkring tyve procent af de planetariske tåger er kugler (som Abell 39). Resten af dem har forskellige former. Man forstår ikke årsagen til disse former. Det kan skyldes gravitationskraften fra sekundære stjerner (f.eks. hvis der er tale om et binært stjernesystem). En anden teori er, at planeter i nærheden af stjernen kan ændre den måde, hvorpå tågen dannes. En tredje teori er, at magnetfelter forårsager formerne. [1].
Problemer
Et problem ved studiet af planetariske tåger er, at astronomerne ikke altid kan regne ud, hvor langt væk de er. Når de er tæt på, bruger astronomerne noget, der kaldes ekspansionsparallakse, til at vurdere, hvor langt væk de er, men det tager lang tid. Hvis de ikke er tæt på, er der endnu ikke en god måde at finde ud af, hvor langt væk de er.
Relaterede sider
- Interstellært medium
- Nebula
- Stjernernes udvikling
- Hvid dværg
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er en planetarisk tåge?
A: En planetarisk tåge er en tåge, der består af gas og plasma, dannet af visse typer stjerner senere i deres liv.
Q: Hvordan ser planetariske tåger ud?
A: De ligner planeter gennem små optiske teleskoper.
Q: Hvor længe varer planetariske tåger?
A: De holder ikke længe sammenlignet med en stjerne, kun titusinder af år.
Q: Hvad sker der i slutningen af en normalstor stjernes liv?
A: De yderste lag af en stjerne bliver slynget ud i den røde kæmpefase.
Q: Hvad får en planetarisk tåge til at se ud, som den gør?
A: Den ultraviolette stråling fra stjernens centrum ioniserer den gas og det plasma, der blev slynget ud af stjernen.
Q: Hvorfor kan planetariske tåger se forskellige ud?
A: Forskerne er ikke sikre på, hvorfor planetariske tåger kan se så forskellige ud fra hinanden, men dobbeltstjerner, stjernevinde og magnetfelter kan være nogle af årsagerne.
Q: Hvorfor begyndte nogle astronomer at kalde planetariske tåger for "kugletåger"?
A: I begyndelsen af det 21. århundrede begyndte nogle astronomer at kalde dem "kugletåger" for at undgå at forveksle dem med de protoplanetariske tåger, der skaber planeter.
Søge