Sloupy stvoření po téměř dvaceti letech. Původní slavní snímek z Hubblova vesmírného teleskopu z roku 1995 a novější, mnohem přesnější z roku 2014. Kredit: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/J. Hester, P. Scowen (Arizona State U.)

Téměř 7 tisíc let trvá cesta fotonu, než po opuštění Orlí mlhoviny (M16) v souhvězdí Hada svou nepřekonatelnou rychlostí doletí do optické soustavy nějakého pozemského dalekohledu, aby tak přispěl tou nejmenší, ale jedinou možnou troškou do mlýna poznání této mladé otevřené hvězdokupy NGC 6611 obklopené difúzní mlhovinou (IC 4703). Doposud v ní z prachu a plynů vyvstávají nové hvězdy. Jednou z takových aktivních oblastí jsou i proslulé Sloupy stvoření. Název mylně evokující náboženské souvislosti a zejména velice působivý snímek Hubblova teleskopu z roku 1995 jim zajistily zájem veřejnosti. Pro astronomy jsou tato zvláštně tvarovaná oblaka prachu a plynů zajímavým objektem výzkumu. Jejich rozměry přesahují možnosti lidské představivosti – tyčí se čtyři až pět světelných let (~ 4 x 10¹³ km) daleko do prostoru uvnitř Orlí mlhoviny, která samotná má rozměry zhruba 70 x 55 světelných let. Sloupy nevyrůstají ze společné základny, jejich prostorové rozmístění je zjevné z krátkého videa (ZDE).

Spitzerův vesmírný dalekohled pracující v infračervené oblasti „vidí“ v srdci Orlí mlhoviny obrovský zářící oblak horkých plynů, který je pravděpodobně expandujícím pozůstatkem exploze supernovy. Někteří astronomové jsou přesvědčeni, že za přibližně tisíc let jejich příští kolegové zjistí, že rozmetala i slavné Sloupy stvoření.  Nicméně světlo, které by to mohlo potvrdit, k nám zatím nedorazilo, takže to, které můžeme zachytávat nyní, prozrazuje další tajemství jejich existence.

Trojice snímků Spitzerova vesmírného teleskopu zobrazuje Orlí mlhovinu v rozdílných odstínech infračerveného světla. Každý záběr vypovídá jiný příběh. Levý kompozitní obrázek odhaluje bezpočet hvězd a pracho-plynných struktur. Červeně září prach s obsahem polycyklických aromatických uhlovodíků, zelenou barvou plyny a hvězdy jsou namodralé (3,6 µm – modrá, 4,5 µm – zelená, 5,8 µm – oranžová). Střední je obrázek velkého dramatu – exploze supernovy. Oranžově (24 µm) svítí rozžhavený prach. Kompozitní snímek vpravo zvýrazňuje rozdíl mezi horkým mezihvězdným prachem ohřátým supernovou (zelená barva – 24 µm) a chladnějšími pracho-plynnými oblaky, v nichž se formují nové hvězdy (barvy červená – 70 µm, modrá – 4,5 až 8,0 µm).    Kredit: NASA/JPL-Caltech/N. Flagey (IAS/SSC) & A. Noriega-Crespo (SSC/Caltech)

Co ale stvořilo samotné Sloupy stvoření? Mladé žhavé hvězdy ve hvězdokupě NGC 6611 s hmotností minimálně osm Sluncí vyzařují vysoce energetické fotony. Ty ionizují okolí hvězd a způsobují rozpad atomů vodíku na páry proton – elektron. Vzájemným působením rychle se rozpínajícího ionizovaného plazmatu a okolní chladné neutrální hmoty vznikají na jejich kontaktu rázové vlny, které pak okraje oblaků prachu a plynu trhají a tvarují do složitých struktur, z nichž některé mají výrazně protáhlý tvar. Jde tedy o tlakem zahuštěný neutrální materiál, jež pronikl do řídší oblasti vymetené hvězdními větry, zanechaje tak postupující čelo rázové vlny za sebou. Vznik a vývoj těchto sloupovitých struktur zatím není zcela vyjasněn. A doposud se málo vědělo i roli magnetických polí v tomto procesu, protože nebyly známy jejich parametry.

Ilustrace vektorů magnetického pole v Sloupech stvoření na podkladu kompozitního snímku Hubblova dalekohledu (ve vlnových délkách 502 nm, 657 nm a 673 nm). Kredit: University of Central Lancashire/ BISTRO survey

To změnil program BISTRO - rozsáhlý průzkum magnetických polí oblastí zrodu hvězd (B-Fields In Star-Forming Region Observations = BISTRO survey). K těm patří i Sloupy stvoření, a tak vědci zamířili největší dalekohled světa pracující v submilimetrové (teraherzové) oblasti záření, teleskop Jamese Clerka Maxwella (Východoasijská observatoř, Mauna Kea, Hawaj), také do Orlí mlhoviny. Magnetické pole polarizuje světlo ve směru kolmém na vektor magnetizace, proto polarizované záření o vlnové délce 850 µm (0,85 mm) umožnilo odhalit a zmapovat strukturu i vzdálených a velmi slabých magnetických polí. Podle měření jejich intenzita uvnitř Sloupů stvoření dosahuje 17 až 32 nanoTesla. Pro porovnání: magnetické pole Země, které není nijak silné, má na povrchu planety v závislosti od zeměpisné šířky jen 22 až 67 tisíc nanoTesla. Je tedy přibližně 2 000 krát silnější než to „sloupové“.

Směr pole, přesněji lokální vektory magnetické indukce zhruba kopírují tvar plynných pilířů, zjednodušeně lze říct, že jejich magnetické pole se táhne podél nich jako neviditelná fyzikální výztuha. Není propojeno s magnetickým polem v okolí Sloupů, které je podstatně slabší a má i jiný směr. I z toho astronomové usuzují, že magnetické pole nejen přispělo k zformování Sloupů stvoření, ale také výrazně prodlužuje jejich životnost. Zpomaluje totiž zvenčí pronikající proudy ionizovaných částic hvězdného větru, který postupně pustoší formaci neutrální hmoty. Tato je, na straně druhé, i díky jejich tlaku řádově stokrát hustější než hmota v okolí. Zatímco vně Sloupů připadá na krychlový centimetr několik sto částic, uvnitř pilířů je to stokrát více, tedy desítky tisíců částic na cm³. Nejhustějšími, ale zároveň hvězdní větrnou erozí nejohroženějšími oblastmi jsou hlavice sloupů. A v nich se také tvoří nejvíce hvězd. Jakou strukturu mají tamní magnetická pole, je cílem dalšího studia. Vědci pro něj již zajistili pozorovací čas Maxwellovho dalekohledu. Abychom co nejlépe pochopili, jak se rodí hvězdy a jakou roli v tom hraje magnetické pole.

Zatímco si necháme oběžnou dráhu naší planety za obrovské mediální propagace iracionálně „obohatit“ o létající automobil, bez většího laického zájmu zůstávají mnohem zajímavější, technologicky i intelektuálně náročnější projekty se skutečným vědeckým zaměřením a významem pro poznání. Vždyť není to fascinující dokázat na vzdálenost přibližně 6,5 x 10¹⁶ km zmapovat magnetické pole přibližně 40 000 krát slabší, než je pole obyčejného tyčového magnetu pro školní pokusy?

Kombinace snímků Orlí mlhoviny v různých vlnových délkách. Herschelův dalekohled ji pozoruje ve vzdáleném infračerveném spektru a vesmírný XMM – Newtonův teleskop v rentgenovém záření zvýrazňujícím žhavé mladé hvězdy v centrální oblasti mlhoviny. Jejich hvězdný vítr interaguje s okolními oblaky chladných plynů a prachu viditelnými v infračerveném světle a ovlivňuje jejich tvar. Zemská atmosféra blokuje obě vlnové délky, proto jsou dalekohledy umístěny na oběžných drahách. Na rozdíl od automobilů přispívají k pochopení vzniku a vývoje hvězd. Kredit: far-infrared: ESA/Herschel/PACS/SPIRE/Hill, Motte, HOBYS Key Programme Consortium; X-ray: ESA/XMM-Newton/EPIC/XMM-Newton-SOC/Boulange

Kompozitní snímek objektu Messier 16, tedy Orlí mlhoviny získaný 2,2 metrovým dalekohledem v Evropské jižní observatoři (ESO) na čilské hoře La Silla. Kromě známých Sloupů stvoření odhaluje i další podobné útvary ve stejné oblasti, v níž se tvoří hvězdy. Jedním z nich je i The Spire – Špička věže v horní polovině levé střední části. Seskupení jasných hvězd vpravo nahoře je otevřená hvězdokupa NGC 6611, domov hmotných žhavých hvězd, jež prozařují centrální oblast mlhoviny vymetenou jejich hvězdnými větry. Kredit: ESO

Video: O historii a výsledcích pozorování Sloupů stvoření Hubblovým vesmírným dalekohledem

Zdroj

Magnetic fields could hold the key to star formation

Originální článek v arXiv.org