«Облака» из газа и пыли
Если в одну из звездных августовских ночей окинуть внимательным взглядом Млечный Путь, легко заметить, что от созвездия Лебедя до Скорпиона он раздвоен. Посреди вселенской «дороги» — темная полоса! Почему здесь не видно звездного сияния? Что означает эта зияющая пустота? Объясняется загадка предельно просто: гигантские облака космической пыли заслоняют свет далеких звезд — укрывают от пас галактические глубины.
Да, пространство между звездами не пусто. Они заполнено газом с мельчайшими частицами ныли, образующими так называемую межзвездную газовопылевую среду. Но откуда взялось это рассеянное межзвездное вещество, эти гигантские облака газа? Остался ли он в Галактике со времен рождения самой Вселенной, то есть как первичный газ, или был выброшен из звезд в процессе их развития?
Если этот га л действительно первичный, то он должен отличаться от остального галактического газа химическим составом. Ведь согласно господствующей ныне теории «горячей Вселенной» звезды первого поколения и галактики образовались из газа, который состоял из водорода и гелия с небольшой примесью дейтерия — тяжелого водорода (ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона, то есть вдвое тяжелее ядра обычного водорода). Остальные элементы образовались в ходе звездной эволюции. Как теперь установлено, сами звезды в ходе ядерных реакций производят химические элементы вплоть до железа, а более тяжелые — от кобальта до урана — образуются лишь при взрывах сверхновых звезд. Взрывающиеся звезды обогащают межзвездную среду всеми элементами периодической системы Менделеева. Таким образом, звезды второго поколения (такие, как наше Солнце) уже до рождения содержат в себе тяжелые химические элементы.
Основным газом и межзвездном пространстве является водород. На 100 атомов водорода приходится около 9 атомов гелия и только 0,13 атома всех других химических элементов. Впрочем, доля тяжелых элементов может быть несколько иной. Это будет зависеть от того, как часто и данной области пространства взрывались сверхновые звезды — неизменные «поставщики» тяжелых химических элементов. Около 50% тяжелых химических элементов межзвездного газа трансформируются (преобразуются) и межзвездную пыль.
Плотность межзвездной среды невообразимо мала. R окрестностях Солнечной системы количество межзвездного водорода в среднем составляет около 1 атома на 1 см3. Но уже в одном кубическом световом году масса газа достигает 10м т, то есть 1/2000 солнечной массы.
Однако плотность межзвездной среды далеко не везде одинакова. Межзвездная пыль осела в галактической плоскости, а в направлении галактических полюсов пространство практически свободно от пыли. Чаще всего межзвездное вещество образует гигантские газопылевые облака — галактические туманности. Астрономы окрестили их «диффузными туманностями». Последние имеют склонность концентрироваться к плоскости Млечного Пути. Средняя плотность галактических туманностей составляет 30 атомов (и больше) па кубический сантиметр, что примерно в 50 раз выше средней плотности межзвездной среды. В плотных облаках (туманностях) газ в основной своей массе нейтрален.
В зависимости от взаимного расположения в пространстве туманностей и горячих голубовато-белых звезд туманности представляются нам светлыми или темными. Если вблизи находится горячая звезда, то тогда туманность обязательно «засветится». Характер свечения будет зависеть от ее состава. Если туманность состоит из газа, то ультрафиолетовое излучение горячей звезды будет «возбуждать», как говорят физики, атомы газа и туманность начнет люминесцировать — светиться холодным светом. По спектру можно установить химический состав газа и его физическое состояние. Типичным представителем самосветящихся диффузных туманностей является Большая газопылевая туманность в Орионе. Она расположена ниже «пояса» Ориона и видна па зимнем небе даже невооруженным зорким глазом как слабо светящееся пятно. Б эту туманность погружено много горячих звезд. Четыре звезды своим взаимным расположением напоминают трапецию. Это шестикратная звезда тута Ориона (звезды пятая и шестая видны только в сильные телескопы). По этим звездам удалось оценить расстояние до знаменитой туманности. Оно оказалось сравнительно небольшим — 980 световых лет. А так как видимые размеры туманности около 1 градуса, то нетрудно подсчитать, что се протяженность не менее 17 световых лет.
Если же туманность состоит из пыли и рядом с ней находится яркая звезда, то она будет просто отражать свет звезды, освещающей ее, и спектр туманности будет подобен спектру звезды-факела. Именно в такую отражательную туманность погружено рассеянное звездное скопление Плеяды.
Примером темной туманности может служить уже известная нам «развилка» Млечного Пути и знаменитая Конская Голова, которая четко выделяется на фоне более далекой светлой туманности Ориона.
Темные туманности и межзвездная пыль поглощают свет находящихся за ними звезд. В результате звезды кажутся более слабыми и более желтыми или красными, чем они есть в действительности. И если не принимать в расчет ослабление света, то расстояние до наблюдаемой звезды окажется завышенным. Следовательно, изучая строение магией звездной системы и определяя ее размеры, астроном обязан учитывать поглощение света межзвездной средой. А оно на расстоянии в 1000 световых лет в некоторых направлениях уменьшает блеск звезд в 3 раза!
Есть еще особые светлые туманности, похожие на диски планет, за что они и получили название планетарных туманностей. В центре каждой такой туманности имеется очень горячая звезда с поверхностной температурой около 100 тыс. градусов и массой, близкой к массе Солнца. Мощное излучение горячей звезды возбуждает интенсивное свечение газов туманности. Как видим, по характеру свечения планетарные туманности точь-в-точь похожи па обычные самосветящиеся газовые туманности. Но сходство этим и ограничивается. По спектрам было установлено, что оболочки звезд планетарных туманностей расширяются во все стороны от центральной звезды со скоростью около 20 км/с. Поэтому данные туманности отнюдь не «долгожители» — в течение нескольких десятков тысяч лет они рассеиваются в межзвездном пространстве.
Из них наиболее яркая — кольцевая планетарная туманность М 57 в созвездии Лиры. Истинная ее форма, как и других планетарных туманностей, приблизительно сферическая. Но из-за большой прозрачности (малой плотности газов) мы не видим центральной области этой туманности, кроме ее ядра. И только но краям туманности, где сохраняется значительная толща газов в направлении луча зрения, светящийся газ хорошо заметен. Вот почему туманность сферической формы наблюдается в виде кольца.
По современным представлениям планетарные туманности образуются из красных гигантов, сбрасывающих сбою оболочку. А ядра туманностей представляют собой обнаженные недра этих звезд, превратившиеся в белые карлики.
Рас ширяющиеся газовые туманности, возникают также в конце жизни некоторых массивных звезд, когда они изрываются как сверхновые. Примером может служить Крабовидная туманность и Тельце. Остатками очень древних катастроф и межзвездном пространстве являются волокнистые туманности.
Итак, мы житием в сильно запыленной области Галактики. Для оптических наблюдений доступна примерно десятая часть нашего звездного «острова». Темные пылевые облака особенно ограничивают наш кругозор в галактической плоскости.
|
|
Читайте в рубрике «Небо, Солнце и звезды»: |