19 października 2022 roku opublikowano uzyskane za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba zdjęcie ikonicznych Filarów Stworzenia, gdzie w gęstych obłokach gazu i pyłu rodzą się gwiazdy. W porównaniu do poprzedniego epokowego zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zachwyca niezwykle wielka szczegółowość obrazu, wynikająca przede wszystkim z obserwowanego zakresu widma. Fotony z bliskiej podczerwieni łatwiej przenikają przez obłoki pyłu niż w widzialnym zakresie fal.
Te trójwymiarowe kolumny gazu i pyłu (wielkość ~4–5 lat świetlnych) są częścią Mgławicy Orzeł (M16 lub NGC 6611), która rozciąga się na ~70 na 55 lat świetlnych i znajduje się w gwiazdozbiorze Węża w odległości ~6500 lat świetlnych od nas. Mgławicę Orzeł odkrył szwajcarski astronom Jean-Philippe Loys de Chéseaux w 1745 roku.
Mgławica Orzeł jest częścią swego rodzaju brzydkiego „wcięcia” w strukturze spiralnej Ramienia Strzelca o długości około 3000 lat świetlnych. Oprócz M16 znajdują się trzy inne przepiękne mgławice: Omega, Trójlistna Koniczyna i Laguna.
Mapka okolicy Mgławicy Orzeł (M16), której fragmentem są Filary Stworzenia. M16 znajduje się w gwiazdozbiorze Węża (łac. Serpens) w jego wschodniej części zwanej Ogonem Węża (łac. Serpens Cauda). Na październikowym, wieczornym niebie w Polsce mgławica wznosi się zaledwie na kilkanaście stopni nad południowo-zachodnim horyzontem. Źródło: Stellarium
Trójkolorowa (B,V,R) mozaika obrazów Mgławicy Orzeł (M16 lub NGC 6611) uzyskana za pomocą 2,2-metrowego teleskopu MPG/ESO w Obserwatorium La Silla (Chile). Cała mgławica rozciąga się na ~70 na 55 lat świetlnych, a w pobliżu środka zdjęcia widać tzw. Filary Stworzenia o ~4–5 lat świetlnych. Ta szeroka panorama prezentuje również kilka innych obszarów tworzenia się gwiazd, jak również ogromną liczbę gwiazd przed i za Mgławicą Orła. Filary Stworzenia są oświetlone przez gromadę jasnych gwiazd NGC 6611 (u góry po prawej od Filarów Stworzenia), w której znajdują się masywne i gorące gwiazdy. W lewej-górnej ćwiartce zdjęcia widać jeszcze jeden duży filar zwany obrazowo „Iglicą” lub „Czarnym Filarem” (ang. „Spire” / „Black Pillar”) o długości około 9,5 l.at świetlnych Źródło: ESO
W obłokach gwiazdotwórczych najszybciej powstają masywne gwiazdy typów widmowych O i B. Filary Stworzenia wyłoniły się w przestrzeni, gdy te biało-niebieskie gwiazdy zaczęły intensywnie świecić i ich wiatry gwiazdowe rozdmuchały mniej gęstą materię w ich sąsiedztwie.
Natomiast słupy gęstszego gazu i pyłu mogą dłużej opierać się tej erozji, ponieważ tutaj materia jest ekranowana przed ekstremalnym promieniowaniem elektromagnetycznym gwiazd O-B.
To ekranowanie tworzy ciemne „ogony” i „trąby słoni”, które na zdjęciach widać jako ciemne słupy wskazujące kierunek od tych olśniewająco jasnych gwiazd.
Bardziej „techniczne” zdjęcie fragmentu Mgławicy Orła (M16) zwanego Filarami Stworzenia, które zarejestrował instrument NIRCam na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Jest to mozaika zdjęć wykonanych w bliskiej podczerwieni (0,9–4,7 μm) w kilku filtrach/barwach i zmapowanych następująco: kolor fioletowy – filtr F090W, niebieski – F187N, cyjan – F200W, żółty – F335M, pomarańczowy – F444W, czerwony – F470N. Ludzkie oko jest wrażliwe na fotony o długościach fali w zakresie ~0,38–0,78 μm i nie widzi bliskiej podczerwieni Webba o długości fali >0,9 μm. Dlatego konieczne są takie mapowania kolorów. Na dole po prawej stronie pokazano odcinek odpowiadający dwóm latom świetlnym przy odległości do tej mgławicy ~6500 lat świetlnych Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI; J. DePasquale, A. Koekemoer, A. Pagan (STScI).and Alyssa Pagan (STScI)
Filary Stworzenia stały się znane, gdy Kosmiczny Teleskop Hubble’a sfotografował je najpierw w 1995 roku i ponownie w 2014 roku. W 2021 roku ukazała się poprawiona wersja tych zdjęć z 1995 roku – można je oglądać interaktywnie, przesuwając suwak z zakresem widma widzialny ↔ podczerwień. Od 1995 roku również inne obserwatoria astronomiczne rozpoczęły bardziej szczegółowe badania tego obszaru nieba.
Najnowsze zdjęcia Filarów Stworzenia pozwolą astronomom udoskonalić modele formowania się gwiazd poprzez znacznie dokładniejsze obliczenie liczby aktualnie rodzących się gwiazd oraz oszacowanie ilości gazu i pyłu w tym obszarze. Z czasem pozwoli to na lepsze zrozumienie, jak powstają gwiazdy i jak następnie w ciągu milionów lat opuszczają te obłoki pełne pyłu.
Fragment Mgławicy Orła (M16) zwany Filarami Stworzenia sfotografowany przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a (po lewej) i Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (po prawej). Zdjęcie po lewej obejmuje zakres optyczny (0,502–0,673 μm), a kolory są mapowane następująco: niebieski – filtr F502N, zielony – F657N, czerwony – F673N. Zdjęcie po prawej obejmuje bliską podczerwień (0,9–4,7 μm). Fotony w bliskiej podczerwieni są bardziej przenikliwe niż w zakresie optycznych, przez co na tych zdjęciach widać więcej szczegółów z obszarów formowania się gwiazd. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI; Joseph DePasquale (STScI), Anton M. Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI)
Głównymi bohaterkami na zdjęciu wykonanym instrumentem NIRCam znajdującym na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba są rodzące się gwiazdy. Są to jasne, czerwone ciała niebieskie, które na ogół otoczone są promieniami dyfrakcyjnymi („spajkami”) i znajdują się poza słupami pyłowo-gazowymi. Gdy w takim słupie uformuje się zagęszczenie materii o wystarczającej masie, to pod wpłym własnej grawitacji takiego słupa rozpoczyna się zapadanie i powolne rozgrzewanie się materii we wnętrzu, co ostatecznie prowadzi do narodzin gwiazdy.
Czym są pofalowane linie przy krawędziach niektórych „filarów”, wyglądające, jak potoki lawy wulkanicznej? To wyrzuty materii z gwiazd, które nadal powstają z gazu i pyłu. Młode gwiazdy okresowo wyrzucają naddźwiękowe dżety, które zderzają się z obłokami materii, jak w tych nieprzeźroczystych słupach. Czasami jest to również wynikiem działania łukowej fali uderzeniowej (ang. bow shock), która może uformować wzór fali, podobny do tego tworzonego przez łódź płynąca po wodzie. Purpurowa poświata pochodzi z molekuł wodorowych o dużych energiach, które pochodzą z dżetów i fal uderzeniowych. Jest to ewidentnie widoczne w drugim i trzecim „filarze” od góry. Szacuje się, że te młode gwiazdy mają tylko kilka tysięcy lat.
Wydaje się, że najnowsze zdjęciu z Webba światło w bliskiej podczerwieni wręcz przenika te obłoki na wskroś, by ujawnić co jest poza Filarami Stworzenia i Drogą Mleczną. Bliższa analiza wykazuje, że prawie nie ma tam galaktyk. Zamiast tego widać półprzeźroczysty gaz i pył zwany ośrodkiem międzygwiazdowym w najgęstszej części dysku naszej Galaktyki, który blokuje większość światła z odleglejszego Wszechświata.
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
NASA’s Webb Takes Star-Filled Portrait of Pillars of Creation
Webb Takes a Stunning, Star-Filled Portrait of the Pillars of Creation
Webb takes a stunning, star-filled portrait of the Pillars of Creation
Źródło: JWST
Na ilustracji fragment Mgławicy Orzeł (M16) zwany Filarami Stworzenia sfotografowany przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba w bliskiej podczerwieni (0,9–4,7 μm), gdzie występują łuki i wiry wypełnione półprzeźroczystym gazem i pyłem. Jest to obszar powstawania młodych gwiazd. Widać tutaj trzy „słupy” („filary”) gazowo-pyłowe rozciągające się w prawo do góry. Lewy słup jest największy i najszerszy. Czubki drugiego i trzeciego słupa są w ciemnych odcieniach brązu i mają czerwone obrysy. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI; Joseph DePasquale (STScI), Anton M. Koekemoer (STScI), Alyssa Pagan (STScI)
