La nebulosa d'Orió (Messier 42,M42, o NGC 1976) és una nebulosa difusa situada al sud del cinturó d'Orió. Va ser descoberta per Nicolas-Claude Fabri de Peiresc el 1610, tot i que Ptolemeu, Tycho Brahe i Johann Bayer van identificar les estrelles del seu centre com una sola estrella grossa i Galileu va detectar un petit nombre d'estrelles a la regió.
És una de les nebuloses més brillants, i visible a ull nu al cel nocturn. M42 es troba a una distància de 1,270±76 anys llum i és la zona de formació estel·lar massiva més propera a la Terra. Té un diàmetre estimat 24 anys llum. En textos antics se la coneix com a Gran nebulosa o la gran nebulosa d'Orió. Textos més antics s'hi refereixen com a Ensis, el mateix nom que l'estrella Eta Orionis.Allen, Richard Hinchley; Starnames, Their Lore and Meaning , 1889 La nebulosa d'Orió és un dels objectes més estudiats i fotografiats del cel.Press release, "Astronomers Spot The Great Orion Nebula's Successor", Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, 2006. La nebulosa ha revelat molt sobre els processos de com estrelles i sistemes planetaris es formen del col·lapse de núvols de pols i gas. Els astrònoms han observat directament discs protoplanetaris, nanes marrons, moviments de gasos intensos i turbulents, i els efectes fotoionitzants de les estrelles massives properes en la nebulosa.
Informació general La nebulosa, és de fet, una part d'una nebulosa molt més gran coneguda amb el nom de complex del núvol molecular d'Orió. Aquest núvol s'estén a través de la constel·lació d'Orió i inclou l'Anell de Barnard (Barnard's loop), la Nebulosa del Cap de Cavall, M43, 78 i la Nebulosa de la Flama. Hi ha formació estel·lar a tota la nebulosa, i a causa d'aquests processos d'intensa calor, la regió és particularment prominent a l'infraroig.
La nebulosa és visible a ull nu fins i tot en zones afectades per contaminació lumínica. Es pot veure com l'"estrella" del mig de l'espasa d'Orió, formada per tres estrelles que es troben just per sota del Cinturó d'Orió. A ull nu es pot veure com una estrella borrosa, amb binoculars o amb un petit telescopi és fàcilment apreciable com a nebulosa.
La nebulosa d'Orió conté un cúmul obert molt jove, conegut com a cúmul del Trapezi degut a l'asterisme de les seves quatre estrelles primàries. Dues d'aquestes estrelles es poden resoldre en els seves components sistemes binaris en bones condicions, donant un total de sis estrelles. Les estrelles del Trapezi, juntament amb d'altres, són encara estrelles joves. El trapezi pot ser un component del Cúmul de la Nebulosa d'Orió, una associació d'unes 2.000 estrelles en un diàmetre de 20 anys llum. Fa dos milions d'anys aquest cúmul podia haver hostatjat les estrelles fugitives AE Aurigae, 53 Arietis, i Mu Columbae, que actualment es mouen allunyant-se de la nebulosa a velocitats superiors als a 100 km/s.A. Blaauw & W.W. Morgan, 1954, "The Space Motions of AE Aurigae and mu Columbae with Respect to the Orion Nebula", Astrophysical Journal, v.119, p.625.
Els observadors han vist un distintiu to verdós en la nebulosa, a més de regions de color vermell i àrees de blau violeta. El matís vermellós és causat per la radiació de la línia de recombinació Hα a una longitud d'ona de 656,3 nm. El blau violat és la radiació reflectida des de les estrelles massives de classe O del centre de la nebulosa.
El matís verdós, això no obstant, va ser una incògnita durant la primera part del , ja que cap de les línies espectrals conegudes llavors podien explicar-lo. Va haver-hi especulacions sobre si podria ser causat per un nou element, creant el nom de nebuli per aquest misteriós material. Posteriorment es va determinar, gràcies al millor coneixement de la física atòmica, que l'espectre verdós era causat per una transició d'electró de baixa probabilitat en un oxigen doblement ionitzat, la coneguda, transició prohibida. Aquesta radiació era, però, impossible de reproduir en laboratori perquè depenia de la quietud i l'ambient de lliure col·lisió que es troba a l'espai profund.Bowen, Ira S., 1927, "The Origin of the Nebulium Spectrum," Nature 120, 473
Història miniatura|esquerra|Dibuix de Messier de la nebulosa d'Orió en la seva memòria de 1771, Mémoires de l'Académie Royale. La Civilització Maia d'Amèrica Central tenia un conte popular que parlava de la part del cel de la constel·lació d'Orió coneguda com a Xibalba. La seva llar incloïa al seu centre una taca de foc brillant que corresponia a la nebulosa d'Orió. Aquest és una clara prova que els Maies detectaren una àrea difusa al cel diferent dels petits punts de les estrelles.
Aquesta nebulosa és visible a ull nu, per això és estrany que no hi hagi hagut cap menció de la nebulositat en textos escrits anteriors al . En particular ni Claudi Ptolemeu en el seu Almagest ni Al Sufi en el seu Llibre de les estrelles fixes van descriure la nebulosa, encara més, aquests dos autors van llistar nebulositats en altres llocs del cel nocturn. Curiosament, aquesta nebulosa tampoc va ser mencionada per Galileu, tot i haver fet observacions telescòpiques d'aquesta part de la constel·lació d'Orió en 1610 i 1617. Aquest fet ha portat a especulacions que una flamarada de les estrelles que la il·luminen hagin pogut augmentar la lluentor de la nebulosa.
El primer que va notar aquesta nebulosa va ser Nicolas-Claude Fabri de Peiresc el 1610. Cysat de Lucerna, un astrònom Jesuïta, va ser el primer que publicà la descripció (tot i que una mica ambiguament) en un llibre sobre un cometa brillant el 1618. Va ser descoberta independentment per diferents astrònoms en els anys següents, incloent-hi Christiaan Huygens el 1656 (i el 1659 va publicar-ne el seu primer dibuix). Charles Messier la catalogà el 1769, i també va catalogar tres estrelles del Trapezi. (La primera detecció d'aquestes tres estrelles és de Galileu el 1617, però no s'adonà de la nebulosa dels seus voltants, possiblement degut a l'estret camp de visió del seu telescopi primerenc). Charles Messier publicà la primera edició del seu catàleg sobre objectes del cel profund el 1774 (acabat el 1771).Charles Messier, 1774, "Catalogue des Nébuleuses & des amas d'Étoiles, que l'on découvre parmi les Étoiles fixes sur l'horizon de Paris; observées à l'Observatoire de la Marine, avec differens instruments.", Mémoires de l'Académie Royale des Sciences, Paris. Com que la nebulosa d'Orió va ser catalogada com l'objecte 42 ara també és coneguda amb el nom M2.
L'espectroscopi de William Huggins mostrà la natura gasosa de la nebulosa el 1865. Henry Draper va fer la primera fotografia de la nebulosa d'Orió al setembre de 1880, sent la primera fotografia del cel profund de la història.
El 1902, Vogel i Eberhard descobriren velocitats diferents dins la nebulosa i el 1914 els astrònoms de Marsella usaren l'interferòmetre per detectar rotacions i moviments irregulars. Campbell i Moore confirmaren aquests resultats usant l'espectrògraf, demostrant turbulències dins la nebulosa.W.W. Campbell and J.H. Moore, 1917, "On the Radial Velocities of the Orion Nebula", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 29, No. 169.
El 1931, Robert J. Trumpler notà que les estrelles més febles prop del Trapezi formaven un cúmul, i va ser el primer a anomenar-lo cúmul del trapezi. Basant-se en les seves magnituds i tipus espectrals, va calcular la distància estimada en 1.800 anys llum. Això suposava tres vegades més lluny que la distància estimada acceptada fins llavors, però molt més propera a les dades actuals.Trumpler, R. J., 1931, "The Distance of the Orion Nebula", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 43, No. 254.
El 1993,el telescopi espacial Hubble observà la nebulosa d'Orió, les imatges obtingudes es van usar per construir un detallat model de la nebulosa en tres dimensions. S'han observat discs protoplanetaris al voltant de la majoria de les noves estrelles formades a la nebulosa i també s'han pogut estudiar els efectes destructius de l'alt nivell d'energia ultraviolada procedent de les estrelles més massives.David F. Salisbury, 2001, "Latest investigations of Orion Nebula reduce odds of planet formation ".
El 2005, l'''Advanced Camera for Surveys instrument del telescopi espacial Hubble captà la imatge més detallada que es té de la nebulosa. La imatge capturà unes 3.000 estrelles per sota de la magnitud 23 incloent una nana marró i una possible estrella binària nana marró.M. Robberto, "An overview of the HST Treasury Program on the Orion Nebula", American Astronomical Society Meeting 207. Also see the NASA Press Release. Un any més tard, científics que treballaven amb el telescopi espacial Hubble van anunciar per primera vegada les masses d'un parell de nanes marrons binàries eclipsants, 2MASS J05352184–0546085. El parell es troba a la nebulosa d'Orió i tenen unes masses aproximades de 0,054 Ms i 0,034 Ms respectivament, amb un període orbital de 9,8 dies. Sorprenentment, la més massiva de les dues també va resultar ser la menys lluminosa.K.G. Stassun, R.D. Mathieu and J.A. Valenti, "Discovery of two young brown dwarfs in an eclipsing binary system", Nature, 440, 311-314, 16 March 2006.
Estructura miniatura|Les imatges optiques revelen núvols de gas i pols en la nebulosa d'Orió; una imatge d'infraroig (dreta) revela les noves estrelles brillants a dins Crèdit: C. R. O'Dell-Vanderbilt University, NASA, i ESA. La nebulosa d'Orió s'estén sobre una regió de 10º en el cel, i inclou núvols de gas i pols, associacions d'estrelles, volums ionitzats de gas i nebuloses de reflexió.
La nebulosa forma un núvol esfèric que té el seu pic de densitat prop del centre.B. Balick et al, 1974, "The structure of the Orion nebula", 1974, Astronomical Society of the Pacific, Vol. 86, Oct., p. 616 El núvol té una temperatura que varia fins al 10.000 K, però aquesta temperatura cau dràsticament en els límits de la nebulosa.ibid, Balick, pg. 621. A diferència de la distribució de densitat, el núvol mostra una gamma de velocitats i turbulències, particularment al voltant de la regió central. Els moviments relatius són fins a 19 km/s, amb variacions locals de fins a 50 km/s i possiblement més altes.
El model astronòmic actual per a la nebulosa consisteix en una regió centrada a Theta¹ Orionis C, l'estrella responsable de la major part de la radiació ionitzant ultraviolada. (Emet 3-4 vegades tanta llum ionitzant com la següent estrella més brillant, Theta² Orionis A.)C. R. O'Dell, 2000, "Structure of the Orion Nebula ", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 113:29-40. Està envoltada per una crugia irregular i còncava de núvols més neutrals d'alta densitat amb agrupaments de gas neutral a la part exterior de l'àrea de la crugia. Aquesta al seu torn es troba al perímetre del núvol molecular d'Orió.
Els observadors han donat nom a algunes particularitats de la nebulosa d'Orió. El camí fosc que s'estén des del nord cap a la regió l'anomenen "boca de peix". Les dues regions il·luminades als dos costats s'anomenen "ales". Una altra formació particular inclou "l'espasa", "la ganivetada" i "el veler"."M-42", Students for the Exploration and Development of Space, April 12, 2006
Formació estel·lar miniatura|esquerra|Vista d'alguns discs protoplanetaris en la nebulosa d'Orió fotografiats pel Telescopi espacial Hubble. Crèdit:NASA.
La nebulosa de d'Orió és un exemple d'incubadora estel·lar on noves estrelles neixen. Les observacions de la nebulosa han mostrat aproximadament 700 estrelles en diferents estats de formació dins de la nebulosa.