Mlhovina Koňská hlava (její oficiální název je Barnard 33) je jedním z nejznámějších objektů na obloze. Na snímcích pořízených i s použitím amatérských dalekohledů vypadá velmi působivě. Co je to za objekt a vypadá vždy na běžných fotografiích v optickém rozsahu?
Kde žije vesmírný kůň
Mlhovina Koňská hlava se nachází v souhvězdí Orionu - oblasti oblohy nejbohatší na zajímavé objekty - těsně pod jasnou hvězdou Alnitak (levá hvězda Orionova pásu). Vzdálenost k němu je přibližně 1600 světelných let (asi 490 parseků). Není to příliš daleko; podle galaktických měřítek je to naše sousedka.
Není však snadné jej pozorovat amatérskými dalekohledy, i když fotografovat je možné, zvláště pokud na čočku nasadíte speciální filtr, který propouští pouze jedno ze spektrálních pásem světla vyzařovaného ionizovaným vodíkem. Faktem je, že Barnard 33 je pro nás viditelný na pozadí jiné mlhoviny - emisní mlhoviny, která intenzivně vyzařuje přesně v tomto pásmuspektrum. S tímto filtrem vypadá fotka Horse Head takto (viz níže).
Vystoupení z cloudu
Pokud se podíváte pozorně na fotografii mlhoviny, můžete vidět, že se zdá, jako by se vynořovala z obřího tmavého mraku osvětleného hvězdami. Tento majestátní pohled může člověka šokovat a fascinovat, zvláště pokud si pamatujete, že „krk“a „hlava“vesmírného koně zabírají oblast vesmíru o průměru asi 3,5 světelného roku.
Obrovský útvar, jehož jsou malou součástí, je zase jen prvkem ještě větší struktury dlouhé stovky světelných let. Tato struktura zahrnuje velká mezihvězdná oblaka prachu a plynu, jasné difúzní mlhoviny, tmavé globule – izolovaná oblaka plynu a prachu, mladé a tvořící se hvězdy. Celý tento komplex se nazývá "Molekulární mrak Orion".
Příroda mlhoviny Tmavá koňská hlava
Pojem "tmavý" znamená, že pohlcuje světlo, ale sám ho nevyzařuje ani nerozptyluje a v optickém rozsahu je viditelný pouze proto, že jeho silueta stíní světlo z emisní mlhoviny IC 434 za ním.
Takové objekty jsou relativně husté (podle mezihvězdných standardů), velmi dlouhá oblaka plynu a prachu. Vyznačují se velmi nepravidelnými a nevýraznými hranicemi a často mají složité nepravidelné tvary.
Tyto mrakychlad, jejich teplota nepřesahuje několik desítek, někdy i jednotek kelvinů. Existuje tam plyn v molekulární formě a nechybí ani mezihvězdný prach – pevné částice o velikosti až 0,2 mikronu. Hmotnost prachu je asi 1 % hmotnosti plynu. Koncentrace látky v takovém molekulárním oblaku může být od 10-4 do 10-6 částic na centimetr krychlový.
Největší z mraků lze vidět pouhým okem, jako je Uhelný pytel v souhvězdí Jižního kříže nebo Velká jáma v souhvězdí Labutě.
Infračervený portrét
Rozvoj celovlnné astronomie umožnil vidět svět v nejširším rozsahu jeho projevů. Fyzické objekty jsou totiž schopny vyzařovat nejen v optickém rozsahu. Navíc tento frekvenční rozsah – jediný dostupný našemu přímému vnímání – je velmi úzký a představuje pouze malý zlomek veškerého záření z vesmíru.
Infračervené paprsky mohou hodně napovědět o různých vesmírných objektech. Takže při studiu molekulárních oblaků jsou nyní nepostradatelným nástrojem. Pohlcující světlo o optických frekvencích jej mrak nevyhnutelně znovu vyzařuje v infračervené oblasti spektra a toto záření ponese informace o struktuře mlhoviny a o procesech v ní probíhajících. Prach není překážkou pro tyto paprsky.
V roce 2013 s pomocí vesmírného dalekohledu. Hubble zachytil jeden z nejpozoruhodnějších snímků mlhoviny Koňská hlava. Fotografie pořízená při vlnových délkách 1,1 µm (modré překrytí) a 1,6 µm(Oranžová barva); sever vlevo. Ale už nevypadá jako kůň.
Co je uvnitř?
Zdá se, že infračervené snímky odstraňují prachovou clonu z mlhoviny, v důsledku čehož se stává viditelná struktura mraků Barnarda 33. Dynamika jejích vnějších oblastí je dokonale viditelná: dochází k úniku plynu pod vlivem tvrdého záření z mladých horkých hvězd. Jedno z těchto svítidel se nachází v horní části mraku.
Kolaps mraku je také způsoben ionizujícím zářením z emisní mlhoviny IC 434. Při pohledu na optický snímek je nápadná záře kolem okraje Barnarda 33 - ionizační fronta, kde se energetické fotony setkávají s vnější vrstvy mraků. Všechna tato záření, ionizující plyn, jej doslova „sfouknou“. Urychluje se v silném magnetickém poli a opouští mrak. Koňská hlava tak postupně taje a za několik milionů let zmizí úplně.
Dlouhovlnný infračervený snímek ukazuje odlišnou strukturu v mlhovině: tam, kde v optice vidíme známou siluetu koně, je jasně viditelný plynový oblouk.
Chemie oblaku plynu a prachu
Vzhledem k tomu, že temné mlhoviny jsou extrémně chladné, jejich vlastní záření dopadá na dlouhovlnnou část spektra. Chemické složení takových mraků je proto studováno analýzou vrcholů mikrovlnných a rádiových spekter - takzvaných signatur, spektrálních signatur určitých molekul. Zkoumá se také infračervené záření z prachu.
Hlavní složkou každé mlhoviny je samozřejmě vodík - asi 70% ho. Helium - přibližně 28 %; zbytek připadá na jiné látky. Je třeba poznamenat, že jejich koncentrace v různých mlhovinách se mohou lišit. Ve spektrech Koňské hlavy byly nalezeny znaky vody, oxidu uhelnatého, čpavku, kyanovodíku, neutrálního uhlíku a dalších látek běžných pro mezihvězdná oblaka. Existují také organické sloučeniny: ethanol, formaldehyd, kyselina mravenčí. Byla tam však také nějaká neidentifikovaná linie.
V roce 2012 bylo oznámeno, že molekula zodpovědná za tento tajemný podpis byla konečně nalezena. Ukázalo se, že jde o jednoduchou uhlovodíkovou sloučeninu C3H+. Je zajímavé, že za pozemských podmínek by takový molekulární ion nebyl stabilní, ale v mezihvězdné mlhovině, kde je hmota extrémně vzácná, mu nic nebrání v existenci.
Hvězdná školka
Studená a hustá molekulární mračna jsou zdrojem vzniku hvězd, kolébkou budoucích hvězd a planetárních systémů. V teorii vzniku hvězd jsou některé detaily tohoto procesu stále nejasné. Ale samotný fakt existence protohvězdných objektů v různých fázích vývoje v temných mlhovinách, stejně jako velmi mladých hvězd, byl prokázán pomocí velkého množství pozorovacích dat.
Koňská hlava v souhvězdí Orion není výjimkou. Obecně je celý obří molekulární Orion Cloud charakterizován aktivnímformování hvězd. A v hustých oblastech Barnarda 33 probíhají procesy zrození hvězd, například jasný objekt téměř na samé „koruně“je mladé svítidlo, které ještě neopustilo svou „školku“prachu a plynu. V oblasti, kde se mlhovina připojuje k velkému mračnu, jsou podobné objekty. Takže „hvězdná školka“v Koňské hlavě funguje a nakonec povede ke zničení této velkolepé kosmické struktury.
