Межзвездный газ

Звездное небо содержит много туманных объектов. Они бывают светящиеся и темные, поглощающие свет.

Широкое применение фотографии в астрономии позволило более объективно обнаружить, описать и составить каталоги темных туманностей.

На фоне светлых областей Млечного Пути отчетливо выделяются темные пятна неправильной формы и различных угловых размеров. Эти темные пятна и области доказывают существование вблизи галактической плоскости холодной разреженной материи.

Межзвездная среда - это вещество и поля, заполняющие межзвездное пространство внутри Галактики. Большая часть массы межзвездного вещества приходится на разреженный газ и пыль. Вся межзвездная среда пронизывается магнитными полями, космическими лучами, электромагнитным излучением. Основной компонент межзвездной среды - межзвездный газ, который состоит из водорода (70 % массы) и гелия (28 %). Остальная часть массы межзвездного вещества приходится на более тяжелые химические элементы (O, C, N, Ne, S, Ar, Fe и др.).

Общая масса межзвездного вещества нашей Галактики (не считая короны) оценивается в 2 % от общей массы всей Галактики. В зависимости от температурных условий и плотности межзвездный газ может находиться в трех различных состояниях: ионизированном, атомарном и молекулярном.

Основные данные о межзвездном газе получены радиоастрономическими методами, после того как в 1951 г. было обнаружено радиоизлучение нейтрального атомарного водорода на волне 21 см. Оказалось, что атомарный водород, имеющий температуру 100 К, образует в диске Галактики тонкий слой толщиной 200-300 пк, увеличивающийся до нескольких килопарсек на расстоянии 15-20 кпк от ее центра.

Основная часть межзвездного газа сосредоточена в спиральных ветвях Галактики, где он распределен также неравномерно: собран в клочковатые образования размерами в десятки и сотни парсек со средней концентрацией частиц несколько атомов в 1 см3. Около половины массы межзвездного газа содержится в гигантских молекулярных облаках со средней массой 105 масс Солнца и диаметром около 40 пк. Из-за низкой температуры (около 10 К) и повышенной плотности (до 103 частиц в 1 см3) водород и другие элементы в этих облаках объединены в молекулы. Таких молекулярных облаков в Галактике насчитывается около 4000.

Области ионизированного водорода с температурой 8000-10 000 К проявляют себя в оптическом диапазоне как светлые диффузные туманности. Их свечение возбуждается ультрафиолетовым излучением близкорасположенных горячих звезд (спектральных классов B и O).

Светлая туманность излучает свет, если ее освещает близлежащая звезда. Звезды класса W, O, B способны вызвать ионизацию атомов водорода на расстоянии примерно 500 световых лет.

Светлые диффузные туманности, имеющие неправильную, клочковатую форму, достигают размеров до 10 пк, а их плотность колеблется от 10-17 до 10-20 кг/м3. Распределяются области такого ионизированного водорода в плоской подсистеме Галактики, и они являются указателями мест протекающего в настоящее время звездообразования. Так, в Большой туманности Ориона с помощью космического телескопа Хаббла обнаружены протозвезды, окруженные протопланетными дисками.

Большая туманность Ориона - самая яркая газовая туманность. Она видна в бинокль или небольшой телескоп чуть ниже трех звезд, расположенных в одну линию, которые образуют Пояс Ориона. Расстояние до этой туманности около 1000 световых лет.

Некоторые из туманностей при наблюдении через фильтр оказываются состоящими из отдельных волокон. Таковой, например, является известная Крабовидная туманность в созвездии Тельца, являющаяся остатком взорвавшейся сверхновой звезды.

Если близлежащие звезды не столь горячи и не могут ионизировать водород, то туманность светится за счет отражения звездного света. Данные туманности содержат много пыли. Примером такой светлой туманности является туманность в скоплении Плеяды в созвездии Тельца.

Особым типом туманностей являются планетарные туманности, которые выглядят как слабо светящиеся диски или кольца, напоминающие диски планет. Они были открыты в 1783 г. У. Гершелем, а сейчас их насчитывается более 1200. Планетарные туманности представляют собой светящуюся расширяющуюся оболочку ионизированного газа, сброшенного красным гигантом на конечной стадии своей эволюции. В центре планетарной туманности находится остаток погибшего красного гиганта - горячий белый карлик или нейтронная звезда. Под действием внутреннего давления газа планетарная туманность расширяется примерно со скоростью 20-40 км/с, при этом плотность газа падает. Эти объекты обогащают межзвездную среду веществом. Планетарная туманность Песочные Часы показывает, какие сложные процессы могут происходить на последней стадии эволюции звезды.

Читать далее