Межзвездная пыль - определение термина

Характеристики

Физические характеристики

Области H II сильно различаются по физическим параметрам. Их размеры варьируют от так называемых «ультракомпактных» (один световой год или меньше в поперечнике) до гигантских (несколько сотен световых лет). Их размер называется также радиусом Стремгрена, в основном он зависит от интенсивности излучения источника ионизирующих фотонов и плотности области. Плотности туманностей тоже различны: от более чем миллиона частиц на см³ в ультракомпактных — до всего лишь нескольких частиц на см³ в наиболее обширных. Общая масса туманностей, вероятно, составляет от 10² до 105 солнечных масс.

В зависимости от размера области H II, количество звёзд внутри каждой из них может достигать нескольких тысяч. Поэтому структура области сложнее, чем структура планетарных туманностей, у которых есть лишь один источник ионизации, находящийся в центре. Температура областей H II обычно достигает 10 000 K. Граница раздела области ионизованного водорода H II и нейтрального водорода H I обычно очень резкая. Ионизированный газ (плазма) может обладать магнитными полями силой в несколько нанотесла.Магнитные поля образуются из-за перемещения электрических зарядов в плазме, следовательно, в областях H II имеются и электрические токи.

Около 90 % вещества области составляет атомарный водород. Оставшуюся часть составляет, в основном, гелий, а более тяжёлые элементы представлены в незначительных количествах. Замечено, что чем дальше от центра галактики расположена область, тем меньше в её составе доля тяжёлых элементов. Это объясняется тем, что на всём протяжении жизни галактики в её более плотных центральных районах скорость звездообразования была выше, соответственно, быстрее происходило обогащение их продуктами ядерного синтеза.

Излучение

Зоны ионизованного водорода образуются вокруг ярких O-B5 звезд с мощным потоком излучения в ультрафиолетовом диапазоне. Ультрафиолетовые кванты серии Лаймана и лаймановского континуума ионизуют водород, окружающий звезду. В процессе рекомбинации может излучиться квант субординатной серии или лаймановский квант. В первом случае квант бесперпятственно покинет туманность, а во втором, поглотится вновь. Этот процесс описывается теоремой Росселанда. Таким образом, в спектре зон H II появляются яркие линии субординатных серий, особенно серии Бальмера, а также яркая линия Лайман-альфа, так как L_α-фотоны не могут переработаться в менее энергичные кванты и, в конечном счете, выходят из туманности. Большая интенсивность излучения в линии H_α c длиной волны 6563 Å даёт туманностям их характерный красноватый оттенок.

Количество и распределение

Галактика Водоворот: красные вкрапления областей H II «очерчивают» спиральные рукава.

Области H II обнаружены только в спиральных (таких как наша) и неправильных галактиках; они никогда не встречались в эллиптических галактиках. В неправильных галактиках их можно обнаружить в любой её части, но в спиральных они почти всегда сосредоточены в пределах спиральных рукавов. Большая спиральная галактика может включать тысячи областей H II.

Считается, что эти области отсутствуют в эллиптических галактиках, потому что они образуются вследствие столкновения галактик. В скоплениях галактик такие столкновения очень часты. При этом отдельные звёзды почти никогда не сталкиваются, но большие молекулярные облака и области H II подвержены сильным возмущениям. В этих условиях инициируется сильные вспышки звёздообразования, и это происходит так быстро, что для этого вместо обычных 10 % задействуется почти всё вещество туманностей. Галактики, переживающие такой активный процесс, называются галактиками со вспышками звездообразования ( starburst galaxy). После этого в эллиптической галактике остаётся очень мало межзвёздного газа, и области H II больше не могут формироваться. Как показали современные наблюдения, межгалактических областей ионизированного водорода также очень мало. Такие области, скорее всего, являются остатками периодических распадов мелких галактик.

Общие сведения о глобула

CG4, кометарная глобула в созвездии Парусов

Глобулы представляют собой темные образования из пыли и газа, которые можно наблюдать на фоне космических туманностей или отдаленных звезд. На сегодняшний день глобулы являются малоизученным астрономическим объектом. Тем не менее, современные ученые прилагают все усилия для того, чтобы поближе познакомиться с этими интересными объектами.

Так, ученым уже известно, что глобулы имеют относительно небольшую массу, несмотря на их достаточно большие размеры. Вес одной глобулы редко превышает массу нашего Солнца. Бывают, конечно, и исключения. Иногда космологи встречаются в пространстве Вселенной глобулы, масса которых превышает вес Солнца и в 10, и даже в 100 раз!

Глобулы обладают чрезмерно высокой плотностью. Этот факт связан с их низкой внутренней температурой. Так, результаты исследования показали, что температура глобулы редко превышает 30 Кельвинов, а температура большинства глобул редко достигает и восьми. Такая низкая производимость тепла заставляет вещества, из которых состоят глобулы, объединяться в молекулы. А кстати, из чего состоят эти космические фантомы?

Туманность Ориона (Meccьe 42)

Meccьe 42 (NGC 1976, Tумaннocть Opиoнa) – cвeтящaяcя эмиccиoннaя тумaннocть, удaлeннaя нa 1З44 cвeтoвыx лeт. Зaнимaeт мecтo в coзвeздии Opиoн, a пo видимoй вeличинe дocтигaeт 4. Этo oднa из яpчaйшиx тумaннocтeй, пoэтoму мoжнo нaблюдaть бeз иcпoльзoвaния тexники.

Tумaннocть Opиoнa нaxoдитcя нижe Пoяca Opиoнa. Oтoбpaжaeтcя в видe paзмытoй звeзды в Meчe Opиoнa (южнee пoяca). Ee виднo в бинoкль или нeбoльшoй тeлecкoп. B нeбe будeт кaзaтьcя в 4 paзa кpупнee видимoй Луны. B нeбoльшoй инcтpумeнт удaeтcя paзpeшить 4 яpчaйшиx звeзды oткpытoгo cкoплeния Tpaпeции Opиoнa. Oни мaccивныe, яpкиe и были poждeны в M 42. Cвoим cвeчeниeм ocвeщaют тумaннocть.

Плoщaдь тумaннocти Opиoнa – 65 x 69 углoвыx минут (диaмeтp – 24 cвeтoвыx лeт). Пo мacce пpeвocxoдит coлнeчную в 2000 paз. Ha eгo тeppитopии нaxoдятcя звeздныe accoциaции, oтpaжaющиe тумaннocти и нeйтpaльныe oблaкa пыли, гaзa и иoнизиpoвaннoгo гaзa. Bxoдит в гpуппу мoлeкуляpныx oблaкoв Opиoнa, гдe тaкжe oтмeчeны тумaннocть Koнcкoй гoлoвы, Плaмя, Пeтля Бapнapдa, Meccьe 4З и Meccьe 78. Этoт кoмплeкc тянeтcя нa 10 гpaдуcoв (пoлoвинa coзвeздия).

Где находится

Не так давно, профессора решили провести исследования и узнать, в каком месте находится Млечный путь, наша галактика, и собственно сами мы. Наша галактика входит в область, которая называется Ланиакея.

Это область имеет множество скоплений с большой протяженностью, но она является далеко не самой крупной во всей вселенной. Есть области и покрупнее, но именно Ланиакея имеет большую массу. Конечно, ученым нелегко даются исследования о движении в Ланиакеи. Но на данное время считают, что наш Млечный путь уходит вглубь всех скоплений.

Безусловно, Млечный путь это невероятная вещь. Он имеет необъятные размеры и потрясающие факты. Ученые-профессора только начали изучение этого феномена, внутри которого есть жизнь, то есть мы с вами.

И для того, чтобы узнать все тайны, которые скрывает от нас Млечный путь и наша галактика стоит запастись большим опытом, новыми технологиями и жутким желанием узнать все о нашем мире.

Естествоиспытателям понадобятся еще многие десятки лет, чтобы понять, как все устроено, в какую сторону все меняется и движется. А как вы думаете, может ли один человек изменить ход целой галактики? Или мы можем только наблюдать за ней?

Исследовать и любоваться? Но насколько же потрясающая эта наука — астрономия. Сколько всего в ней хранится… Информация о нашей вселенной предполагается не только для взрослых, но и для детей. Но я думаю интерес к этому точно возникает.

Туманность Лагуна

Туманность Лагуна ( Мессье — гигантское межзвёздное облако в созвездии Стрельца.

Находясь на расстоянии 5200 световых лет, туманность Лагуна одна из двух звёздоформирующих туманностей слабо различимых невооружённым глазом в средних широтах Северного полушария. При рассмотрении в бинокль, Лагуна представляется чётко очерченным овальным облакоподобным пятном с явным ядром, похожим на бледный звёздный цветок.

Туманность Лагуна занимает на небосводе область размером 90′ на 40′, что при расчётном расстоянии до неё в 5200 световых лет, приводит к реальным размерам в 140 на 60 световых лет. Туманность содержит ряд глобул.

Уникальная древняя галактика

Эта галактика является самой маленькой, самой тусклой и самой древней из когда-либо обнаруженных

Первые несколько сотен миллионов лет Вселенная, по мнению астрономов, представляла собой гигантское облако непрозрачного водорода, не пропускающего ультрафиолетовое излучение первых звезд свободно путешествовать в пространстве. Именно поэтому ученым очень сложно наблюдать за светом объектов, которые существовали в эпоху реионизации.

Тем не менее несколько таких объектов астрономам известно. А недавно вообще обнаружен самый старый из известных. Проводя наблюдение за самыми древними галактиками, ученые обнаружили MACS1423-z7p64. Исследователи сообщают, что эта галактика является самой маленькой, самой тусклой и самой древней из когда-либо обнаруженных. Она появилась всего спустя 700 миллионов лет после Большого взрыва и по размерам гораздо меньше и тусклее остальных из известных.

Увидеть свет настолько тусклого и далекого объекта удалось благодаря эффекту гравитационного линзирования: перед MACS1423-z7p64 находится скопление из 155 галактик, которое искривляет путь огибающего его света. Это привело к тому, что видимая яркость MACS1423-z7p64 возросла примерно на порядок, чего оказалось достаточно для обнаружения ее космическим телескопом «Хаббл».

Структура и состав Млечного Пути

Даже по приближенным расчетам, в нашей галактике не менее 200 миллиардов звезд. Преимущественное большинство их локализовано в зоне с формой сплющенного диска.

Ядро

В центральной части Галактики есть утолщенная зона – балдж. Его диаметр – 8 тысяч парсек, он представляет собой звездное скопление эллипсоидной формы. Середина ядра расположена в созвездии Стрельца. Солнце удалено от него примерно на 8500 парсек, или 27,7 тыс. св. лет, или же на 262 квадриллиона километров.

По-видимому, в рассматриваемой зоне находится огромная черная дыра. Ее масса в 4 млн раз больше массы Солнца. Вокруг нее обращается еще один подобный массивный объект, тяжелее солнца в 1000 – 10000 раз, а также несколько тысяч черных дыр помельче, с периодом вращения около сотни лет. Воздействие гравитации от этого центра заставляет близко расположенные от центра звезды вращаться по особым орбитам. Астрономы допускают, что практически все звездные скопления во Вселенной обращаются вокруг черных дыр.

Ядро Млечного Пути. Это самая богатая туманностями, звездными скоплениями, пылью и газом область нашей галактики.

В рассматриваемых участках Млечного Пути сконцентрировано много звезд. Например, только в одном кубическом парсеке этой области их находится несколько тысяч. Масса галактики распределяется так, что скорость обращения на орбите светил не зависит от того, насколько они удалены от центра. Обычная скорость обращения космических объектов здесь доходит до 240 км/с.

Исследования структуры Млечного пути продолжаются, и, по-видимому, ученые удивят нас новыми открытиями.

Перемычка

Длина этой части Галактики примерно 27 тыс. св. лет. Этот объект проходит сквозь ее центр под углом 44° относительно границе между Солнцем и центром. Здесь наблюдаются в основном «красные» звезды. Их возраст значительно больше солнечного. Вокруг перемычки находится «Кольцо в пять килопарсек». В нем преобладает молекулярный водород, который является источником образования звезд.

В конце ХХ в. ученые предположили, что Млечный путь – это спиралеподобная галактика, имеющая перемычку. В 2005 г. с использованием мощного телескопа эта гипотеза подтвердилась. Более того, было установлено, что перемычка имеет значительно больший диаметр, нежели это считалось раньше.

Диск

Диаметр диска Галактики – примерно 100 тыс. св. лет. Он вращается намного быстрее, чем гало, и, причем, на разных скоростях. Вблизи черной дыры она приближается к нулю, а вот на удалении примерно 2 тыс. световых лет возрастает до 240 км/с. Затем скорость немного уменьшается, а затем увеличивается до указанного уровня и остается неизменной. Масса галактического диска в 150 миллиардов раз больше массы Солнца.

Вблизи диска находятся молодые звезды (возраст таких объектов не более нескольких миллиардов лет). Молодые космические тела образуют плоскую составляющую, среди них много объектов с высокой температурой. Вблизи плоскости диска находится основное количество газа в виде газовых облаков. Небольшие облака имеют диаметр около одного парсека. Гигантские газовые объекты располагаются во вселенском пространстве на протяжении тысяч световых лет.

Спиральные рукава

Поскольку Млечный Путь относится к спиралевидным звездным скоплениям, у нее есть рукава. Они располагаются в плоскости диска. Сам же диск находится в короне. Существуют такие рукава:

Лебедя;
Персея;
Ориона;
Стрельца;
Центавра.

С внутренней стороны рукава Ориона размещено Солнце. Оно вращается вокруг ядра со скоростью – примерно 230 км/с. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает примерно за 240 миллионов лет.

Спиральные рукава галактики Млечный Путь

Гало

Эта часть имеет форму шара и выходит за его границы примерно на 5 – 10 световых лет. Температура гало – 500 тысяч градусов Кельвина. В его составе – старые, малые, малояркие звезды, а также шаровые скопления. Подавляющее большинство таких скоплений расположены ближе 100 тысяч от центра Млечного Пути, но некоторые шаровые скопления находятся на расстоянии более 200 тысяч световых лет от галактического центра. Центр симметрии гало полностью совпадает с центром диска Галактики.

Звезды в этой области могут встречаться как одиночные, так и в составе скоплений, по несколько миллионов каждое. Их возраст обычно превышает 12 млрд. лет. Здесь процессы звездообразования завершились и в основном встречается темная материя.

Галактическое гало

Объекты, входящие в гало, движутся по весьма вытянутым орбитам. В целом эта область вращается медленно. Отдельные звезды имеют и вовсе хаотичное движение.

Из чего состоит межзвездная пыль?

Строение межзвездной пыли

Эти микроскопические частицы имеют ядро, которое формируется в газовой оболочке звезд и полностью зависит от ее состава. Например, из крупиц углеродных светил образуется графитовая пыль, а из кислородных – силикатная. Это интересный процесс, длящийся целыми десятилетиями: при остывании звезды теряют свои молекулы, которые улетая в пространство, соединяются в группы и становятся основой ядра пылинки. Далее формируется оболочка из атомов водорода и более сложных молекул. В условиях низких температур межзвездная пыль находится в виде кристалликов льда. Странствуя по Галактике, маленькие путешественники теряют часть газа при нагревании, но место улетевших молекул занимают новые.

Теории происхождения космической пыли

Распад небесных тел. Некоторые ученые считают, что космическая пыль — не что иное, как результат разрушения астероидов, комет и метеоритов.
Остатки облака протопланетного типа. Есть версия, по которой космическую пыль относят к микрочастицам протопланетного облака. Впрочем, такое предположение вызывает некоторые сомнения по причине недолговечности мелкодисперсного вещества.
Результат взрыва на звездах. Вследствие этого процесса, по мнению некоторых специалистов, происходит мощный выброс энергии и газа, что приводит к образованию космической пыли.
Остаточные явления после формирования новых планет. Так называемый строительный «мусор» стал основой для возникновения пыли.

Кометарная глобула CG4 — голова космического монстра

Кометарная глобула CG4 похожа на зияющий рот какого-то гигантского космического существа. Не смотря на то, что судя по изображению она кажется большой и яркой, фактически она является слабой туманностью, которую трудно разглядеть даже в любительский телескоп. Даже точная природа CG4 до сих пор остается загадкой.

Объект CG4 расположен приблизительно на расстоянии 1300 световых лет от Земли в созвездии Кормы. “Голова” названа не просто так, она напоминает голову гигантского животного и имеет диаметр в 1.5 световых года. Хвост глобулы, который простирается вниз и не видим на изображении, в длину имеет примерно 8 световых лет. По астрономическим стандартам CG4 является сравнительно маленьким облаком.

Вообще, относительно небольшой размер – общая особенность всех кометарных глобул. В такие глобулы, обнаруженные до сих пор, являются изолированными, относительно маленькими облаками нейтрального газа и пыли в пределах Млечного пути, которые окружены горячим ионизированным веществом.

Трифид или Тройная туманность

Трифид или Тройная туманность (M 20) — трёхдольная диффузная туманность в созвездии Стрельца. Название туманности предложено Уильямом Гершелем и означает «разделённая на три лепестка».

Точное расстояние до неё неизвестно, по различным оценкам может составлять от 2 до 9 тыс. световых лет. Ширина 50 световых лет. Представлена сразу тремя основными типами туманностей — эмиссионной (розоватый цвет), отражающей (голубой цвет) и поглощающей (чёрный цвет). Тёмные волокна пыли, окаймляющие Тройную туманность, сформировались в атмосферах холодных звёзд-гигантов.

Сначала обращает на себя внимание пара звезд прямо в центре яркой части туманности. Затем становится видно, что туманность как бы разорвана темным провалом яркости на двое

Потом становится видна тёмная перекладинка над главным разрывом, тёмная линия приобретает Т-образную форму и понятно, откуда у туманности её название.

Столкновение метеора Персеиды с Луной

Ежегодно с середины июля и примерно до конца августа в ночном небе можно наблюдать метеорный дождь Персеиды, однако начать свое наблюдение за этим космическим явлением лучше всего с наблюдения за Луной. 9 августа 2008 года астрономы-любители так и сделали, став свидетелями незабываемого события — ударного падения метеоритов на наш естественный спутник. Ввиду отсутствия у последней атмосферы, падение метеоритов на Луну происходит довольно регулярно. Однако падение метеоров Персеиды, которые, в свою очередь, являются осколками медленно гибнущей кометы Свифта-Туттля, ознаменовалось особенно яркими вспышками на лунной поверхности, которые можно было увидеть любому желающему, у кого имеется даже самый простенький телескоп.

С 2005 года NASA стало свидетелем около 100 подобных падений метеоритов на Луну. Такие наблюдения могут однажды помочь в разработке методов предсказывания будущих метеоритных ударов, а также средств защиты будущих астронавтов и лунных колонистов.

Колыбели звёзд

Глобулы Бока в IC 2944, зоне H II.

Рождение звёзд внутри областей H II скрыто от нас толщей облаков газа и пыли, окружающих образующиеся звёзды. Только когда световое давление звезды разреживает этот своеобразный «кокон», звезда становится видимой. До этого плотные области со звёздами внутри выглядят как тёмные силуэты на фоне остальной части ионизированной туманности. Такие образования известны как глобулы Бока, в честь астронома Барта Бока, который в 1940-х годах выдвинул идею, что они могут быть местами рождения звёзд.

Подтверждение гипотезы Бока появилось только в 1990, когда учёные с помощью наблюдений в инфракрасном спектре наконец смогли заглянуть через толщу этих глобул и увидеть внутри молодые звёздные объекты. Сейчас считается, что средняя глобула содержит материю массой около 10 масс Солнца в пространстве около светового года в диаметре, и такие глобулы образуют потом двойные или кратные звёздные системы.

Кроме того, что области H II являются местами звездообразования, есть данные, что они могут содержать и планетные системы. Телескоп «Хаббл» нашёл сотни протопланетных дисков в туманности Ориона. По крайней мере половина молодых звёзд в этой туманности, похоже, окружена диском из газа и пыли, который, как считается, включает даже во много раз больше вещества, чем требуется для образования планетной системы подобной нашей.

Молекулярное облако

В течение нескольких миллионов лет свет от ярких звёзд разрушит это молекулярное облако газа и пыли. Облако отделилось от туманности Киля. Вблизи видны недавно сформированные звезды, их изображения окрашены в красный цвет, т.к. синий свет рассеивается пылью. Это изображение охватывает приблизительно два световых года и было сделано орбитальным космическим телескопом «Хаббл» в 1999 году.

Молекулярное облако, иногда называемое также звёздная колыбель (в случае, если в нём рождаются звёзды), — тип межзвёздного облака, чья плотность и размер позволяют в нём образовываться молекулам, обычно водорода (H₂).

Молекулярный водород трудно зарегистрировать при помощи инфракрасных или радионаблюдений, поэтому для определения наличия H₂ используют другую молекулу – CO (монооксид углерода). Соотношение между светимостью CO и массой H₂, как полагают, остаётся постоянным, хотя есть причины сомневаться в правдивости этого в некоторых галактиках.

Место Солнца в галактике

В окрестностях Солнца удаётся проследить участки двух спиральных ветвей, удалённых от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко (по галактическим меркам) от нас, в созвездии Ориона, проходит ещё одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики.

Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет, или 7–9 тыс. парсек. Это говорит о том, что Солнце расположено ближе к окраине диска, чем к его центру.

Вместе со всеми близкими звёздами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 220–240 км/с, совершая один оборот примерно за 200 млн лет. Значит, за всё время существования Земля облетела вокруг центра Галактики не больше 30 раз.

Скорость вращения Солнца вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звёзд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти всё звёздное население диска то попадает внутрь спиральной ветви, то выходит из неё. Единственное место, где скорости звёзд и спиральных ветвей совпадают, – это так называемая коротационная окружность, и именно на ней располагается Солнце!

Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала влияния этих космических катаклизмов. Может быть, именно поэтому на Земле могла зародиться и сохраниться жизнь.

Долгое время положение Солнца среди звёзд считалось самым заурядным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле оно привилегированное. И это нужно учитывать, рассуждая о возможности существования жизни в других частях нашей Галактики.

Тройное затмение на Юпитере

Обычное затмение не такое уж и редкое явление. И все же солнечное затмение является удивительным стечением обстоятельств: диаметр солнечного диска в 400 раз больше Луны, и в этот момент Солнце находится в 400 раз дальше от нее. Случилось так, что Земля является идеальным местом для того, чтобы наблюдать за этими космическими событиями.

Солнечные и лунные затмения — это действительно красивые явления. Но по части зрелищности тройное затмение на Юпитере их переигрывает. В январе 2015 года телескоп «Хаббл» поймал в объектив своей камеры три Галилеевых спутника — Ио, Европу и Каллисто, — выстроившихся в ряд перед своим «газовым папочкой» Юпитером.

Любой, находящийся в тот момент на Юпитере, мог бы стать свидетелем психоделического тройного Солнечного затмения. Следующее подобное явление произойдет не раньше 2032 года.