Ранее под определением «туманность» подразумевали всякое статичное явление в космосе, имеющее протяженную форму. Затем это понятие конкретизировали, более детально изучив загадочный объект. Попробуем разобраться, что из себя представляет подобный участок межзвездной среды.
Понятие туманности в космосе
Туманность является газовым облаком, внутри которого располагается огромное количество звезд. Сияние этих небесных тел позволяет облаку светиться различными цветами. Через специальные телескопы такие космические образования выглядят своеобразными пятнами с яркой основой.
Некоторые межзвездные участки имеют довольно четкие контуры. Множество же известных газовых скоплений - это клочкообразный туман, который растекается в разные стороны струями и имеет диффузную форму происхождения.
Пространство, которое находится между звездами туманности, не является пустой субстанцией. В довольно небольшом количестве здесь концентрируются частицы разнообразного характера, к которым можно отнести атомы некоторых веществ.
Разграничивают происхождение диффузных и планетарных образований в космосе. Природа их формирования значительно отличается одна от другой, поэтому необходимо внимательно разобраться в структуре возникновения разных туманностей. Планетарные объекты - это продукт деятельности основных звезд, а диффузные представляют из себя консистенцию после образования звезд.
В спиралеобразных рукавах галактик располагаются туманности диффузного происхождения. Такое космическое соединение из газа и пыли в большинстве случаев связано с масштабными и холодными облаками. В этой области формируются звезды, которые делают диффузную туманность очень яркой.
Образование подобного рода не имеет своего источника питания. Энергетически существует оно за счет звезд повышенной температуры, которые находятся рядом с ним или внутри. Цвет таких туманностей - преимущественно красный. Этот фактор связан с тем, что внутри них присутствует большое количество водорода. Оттенки зеленого и синего свидетельствуют о наличии в составе азота, гелия и некоторых тяжелых металлов.
В звездной области Ориона можно наблюдать очень маленькие туманности диффузного формирования. Данные образования очень малы на фоне гигантского облака, которое занимает практически весь описываемый объект. В созвездии Тельца реально зафиксировать только несколько туманностей рядом с довольно молодыми звездами типа Т. Такая разновидность свидетельствует о том, что имеется диск, который возникает вокруг ярких небесных тел.
Планетарная туманность в космосе представляет из себя оболочку, энергию которой на финальном этапе формирования сбрасывает звезда без запасов водорода в ядре. После таких изменений небесное тело превращается в красный гигант, способный отторгать свой поверхностный слой. Вследствие происшедшего внутренняя часть объекта имеет порой температуру, превышающую отметку в 100 градусов Цельсия. В итоге звезда деформируется таким образом, что становится белым карликом без источника энергии и тепла.
В 20-е годы прошлого столетия произошло размежевание определений «туманность» и «галактика». Случившееся разделение рассматривают на примере образования в районе Андромеды, которая является обширной галактикой из триллиона звезд.
Основные разновидности туманностей
Космическое образование классифицируют по разным параметрам. Выделяют такие виды туманностей: отражательные, темные, эмиссионные, планетарные газовые скопления и остаточный продукт после деятельности сверхновых звезд. Разделение касается и состава туманностей: бывает газовое и пылевое космическое вещество. В первую очередь обращают внимание на способность поглощать или рассеивать свет такими объектами.
Темная туманность
Темные туманности - это достаточно плотные соединения межзвездного газа и пыли, структура которых непрозрачна из-за пылевого воздействия. На фоне Млечного Пути изредка можно наблюдать скопления подобного рода.
Исследование таких объектов зависит от AV-показателя. Если данные довольно высоки, то опыты проводятся исключительно с помощью технологий субмиллиметровой и радиоволновой астрономии.
Примером такого образования может послужить Конская Голова, сформировавшаяся в созвездии Ориона.
Такие сосредоточения рассеивают свет, который несут рядом находящиеся звезды. Данный объект не является источником радиации, а только отражает сияние.
Газо-пылевое облако подобного типа зависит от месторасположения звезд. При близком расстоянии происходит потеря межзвездного водорода, что ведет к поступлению энергии за счет рассеянной галактической пыли. Скопление Плеяды - наилучший образец описываемого космического явления. В большинстве случаев такие газо-пылевые сгустки находятся недалеко от Млечного Пути.
Светлые туманности имеют такие подвиды:
- Кометарные . Переменная звезда лежит в основе такого образования. Она освещает описываемый участок межзвездной среды, но имеет меняющуюся яркость. Размеры объектов исчисляются сотнями доли парсека, что свидетельствует о возможности детального изучения подобной концентрации газа и пыли в пространствах космоса.
- Световое эхо . Такой феномен встречается довольно редко и исследуется еще с начала прошлого столетия. Созвездие Персея после вспышки в 2001 году сверхновой звезды позволило наблюдать подобное изменение космической сферы. Вспышки большой силы активизировали пыль, которая образовывала туманность умеренного типа в течение нескольких лет.
- Отражающая субстанция с волокнистой структурой . Сотни или тысячи долей парсека - размеры этой разновидности. Силы магнитного поля звездного скопления раздвигаются под внешним давлением, после чего газово-пылевые объекты внедряются в эти поля и происходит образование своеобразной нити оболочки.
Газовая туманность
Подобные проявления космической деятельности имеют разную форму, и их виды можно обозначить следующими пунктами:
- Планетарные субстанции в форме кольца . В данном случае наблюдается такой тип туманности, как планетарная. Схема расположения ее составляющих очень проста: в центре видна основная звезда, вокруг которой происходят все внешние изменения.
- Волокна газа, которые выделяют свою энергию отдельно . Эти светящиеся газовые вещества формируются самым неожиданным способом в виде разрозненных сверкающих переплетений газа.
- Крабовидная туманность . Представляет из себя остаточные явления после взрыва звезды нового формата. Такое событие зафиксировано при изучении небесных тел, которые отражают свою энергию. В самом центре скопления находится пульсирующая нейтронная звезда, которая по некоторым показателям является одним из самых продуктивных источников галактической энергии.
Пылевая туманность
Данный вид туманности выглядит как своеобразный провал, выделяющийся на фоне светлого космического сгустка. Этот фрагмент можно наблюдать в созвездии Ориона, где подобный шлейф разделяет единое облако на две четкие зоны. На фоне Млечного Пути также встречаются пылевые участки, которые ярко выражены в области Змееносца (туманность Змея).
Изучать такое пылевое накопление реально только при помощи телескопа довольно большой мощности (диаметрально от 150 мм). Если пылевая туманность располагается неподалеку от яркой звезды, то она начинает отражать свет этого небесного тела и становится видимым явлением. Только на специальных снимках получится увидеть эту способность, которая близка к диффузным туманностям.
Главный показатель такого космического облака - это его высокая температура. Состоит оно из ионизированного газа, который формируется вследствие деятельности наиболее приближенной горячей звезды. Влияние ее заключается в том, что она активизирует и подсвечивает атомы туманности с помощью ультрафиолетового излучения.
Явление интересно тем, что по принципу образования и визуальным показателям напоминает неоновый свет. Как правило, объекты эмиссионного типа имеют красный цвет за счет большого скопления водорода в своем составе. Могут присутствовать дополнительные тона в виде зеленого и синего, которые образовались благодаря атомам других веществ. Самый яркий пример подобного звездного скопления - это знаменитая туманность Ориона.
Самые известные туманности
Самыми популярными в плане изучения считаются такие туманности: Ориона, Тройная туманность, Кольцо и Гантель.
Туманность Ориона
Подобное явление примечательно тем, что наблюдать его можно даже невооруженным глазом. Туманность Ориона относят к образованиям эмиссионного типа, которое располагается ниже поясной части Ориона.
Площадь облака впечатляет, потому что оно почти в четыре раза превышает размеры Луны в полной фазе. В северо-восточной части находится темное пылевое скопление, которое внесено в каталог под названием М43.
В самом облаке находится почти семьсот звезд, которые на данный момент еще формируются. Диффузная природа образования туманности Ориона делает объект очень ярким и красочным. Красные зоны свидетельствуют о наличии горячего водорода, а синие указывают на присутствие пыли, отражающей сияние голубоватых горячих звезд.
М42 - наиболее приближенное к Земле место, где формируются звезды. Такая колыбель небесных объектов расположена на расстоянии полторы тысяч световых лет от нашей планеты и приводит в восхищение сторонних наблюдателей.
Трехраздельная туманность
Тройная туманность находится в созвездии Стрельца и выглядит как три разделенные лепестки. Расстояние от Земли до облака точно вычислить сложно, но ученые ориентируются на параметры двух-девяти тысяч световых лет.
Уникальность подобного формирования заключается в том, что представлено оно сразу тремя видами туманностей: темной, светлой и эмиссионной.
М20 - это колыбель для развития молодых звезд. Подобные крупные небесные тела преимущественно голубого цвета, который образовался за счет ионизации скопившегося в той области газа. При наблюдении с помощью телескопа сразу бросаются в глаза две яркие звезды прямо по центру туманности.
При детальном изучении становится понятно, что объект словно разорван черным провалом на две части. Затем над этим разрывом можно заметить перекладину, которая придает туманности форму трех лепестков.
Кольцо
Кольцо, находящееся в созвездии Лиры, является одной из самых известных планетарных субстанций. Располагается оно на расстоянии двух тысяч световых лет от нашей планеты и считается довольно распознаваемым космическим облаком.
Светится Кольцо за счет присутствующего рядом белого карлика, а входящие в его состав газы выступают остатками выброшенной консистенции центральной звезды. Внутренняя часть облака мерцает зеленоватым цветом, что объясняется наличием в том участке линий эмиссионного характера. Образовались они после двойной ионизации кислорода, которая привела к формированию подобного оттенка.
Центральная звезда изначально была красным гигантом, но впоследствии превратилась в белый карлик. Рассмотреть ее реально только в мощные телескопы, потому что размеры крайне малы. Благодаря деятельности этого небесного тела возникла туманность Кольцо, которая в виде слегка вытянутого круга окутывает центральный источник энергии.
Кольцо - один из самых популярных объектов наблюдения как среди ученых, так и простых любителей космоса. Этот интерес обусловлен отличной видимостью облака в любое время года и даже в условиях городского освещения.
Гантель
Данное облако - это территория между звездами планетарного происхождения, которая находится в созвездии Лисички. Располагается Гантель на расстоянии около 1200 световых лет от Земли и считается очень популярным объектом для любительского изучения.
Даже при помощи бинокля образование легко можно распознать, если ориентироваться на созвездие Стрелы в северном полушарии звездного неба.
Форма М27 очень необычна и похожа на гантель, отчего облако и получило свое название. Иногда его именуют «огрызком», потому что контур туманности похож на надкушенное яблоко. Через газообразную структуру Гантели просвечивается несколько звезд, а при использовании мощного телескопа можно рассмотреть небольшие «уши» в яркой части объекта.
Изучение туманности в созвездии Лисички еще не закончено и предполагает множество открытий в этом направлении.
Существует довольно смелая гипотеза, что газово-пылевые туманности способны влиять на сознание человека. Павел Глоба считает, что такие образования могут полностью изменить жизнь некоторых людей. По мнению специалистов в области астрологии, туманности разрушительно воздействуют на органы чувств и изменяют сознание жителей Земли. Звездные скопления, по этой версии, способны контролировать продолжительность человеческого существования, укорачивая жизненный цикл или делая его более долгим. Считается, что туманности больше влияют на людей, чем звезды. Все это знаменитые астрологи объясняют тем, что существует некая программа, за которую ответственно определенное космическое облако. Механизм ее начинает действовать мгновенно, и повлиять на это человек не в состоянии.
Как выглядит туманность - смотрите на видео:
Туманности - великолепное явление внеземного происхождения, которое нуждается в детальном изучении. А вот о достоверности озвученного предположения о влиянии звездных скоплений на сознание человека судить сложно!
Великий астроном XVIII века Уильям Гершель, открывший планету Уран, кроме этого прославился первым глубоким изучением мира туманностей. Он разделил их на классы, в частности, выделив среди них так называемые «планетарные туманности». Гершель предложил это название исключительно из-за их внешнего сходства с планетой Уран. Маленькие и тусклые, планетарные туманности напоминали астрономам прошлого диск далекой планеты.
Гораздо позже ученые выяснили физическую природу этих объектов. Происхождение планетарных туманностей первым объяснил в 1950-х годах советский астрофизик И. С. Шкловский. Оказалось, что планетарные туманности порождаются умирающими звездами. В процессе превращения в белый карлик звезды сбрасывают в космос внешние слои, которые ионизируются ультрафиолетовым излучением и переизлучают фотоны в оптическом диапазоне. В последнее время выяснилось, что многие планетарные туманности обладают весьма сложной структурой. Особенно это видно на фотографиях, сделанных с помощью телескопа «Хаббл».
По астрономическим меркам планетарные туманности - весьма короткоживущие явления: срок их жизни составляет около десяти тысяч лет. Поэтому астрономам известно не более полутора тысяч подобных объектов в нашей галактике. 34 наиболее интересных из них предлагаем вашему вниманию.
Многообразие планетарных туманностей
Великолепная планетарная туманность «Улитка» - одна из наиболее ярких и красивых. В Новом общем каталоге туманностей она числится под номером 7293. Фото: NASA, ESA, C.R. O"Dell (Vanderbilt University), M. Meixner and P. McCullough (STScI)
Туманность «Кошачий глаз», NGC 6543: фантастические скульптуры из газа и пыли, сфотографированные телескопом «Хаббл». Фото: NASA, ESA, HEIC, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Еще одно фото NGC 6543 в искусственных цветах. Возраст туманности «Кошачий глаз» около 1000 лет. Ее форма, возможно, свидетельствует о том, что она образовалась из двойной звездной системы. Фото: J.P. Harrington, K.J. Borkowski (University of Maryland)/ NASA
Знаменитая планетарная туманность М57 в созвездии Лиры, или туманность «Кольцо». На снимках, подобных этому видна сложная структура туманности. Фото: The Hubble Heritage Team (STScI/AURA/NASA)
Еще один известный пример планетарной туманности - объект MyCn18, «песочные часы» вокруг умирающей звезды. Фото: Raghvendra Sahai / John Trauger (JPL) / WFPC2 science team / NASA
Туманность «Медуза» - очень старая планетарная туманность. Она находится примерно в 1500 световых годах от Земли в созвездии Близнецы. Фото: H. Schweiker/NOAO/AURA/NSF / T. A. Rector/University of Alaska Anchorage
Туманность NGC 3132 - озеро света. Фото: The Hubble Heritage Team (STScI/AURA/NASA)
Планетарная туманность Abell 39 обладает почти идеально сферической формой. Ее диаметр составляет почти 5 световых лет, а толщина стенок - треть светового года. Туманность Abell 39 находится на расстоянии 7 000 световых лет от Земли в созвездии Геркулеса. Фото: WIYN/NOAO/NSF
Умирая, звезда сбрасывает внешние слои, которые, рассеиваясь в космосе, образуют планетарную туманность. Планетарными такие туманности называются исключительно потому, что в небольшие телескопы они похожи на крошечные и тусклые диски. Раньше многие астрономы принимали их за далекие планеты, откуда и повелось название. Но большие и современные инструменты показывают астрономам множество интересных поднобностей. NGC 6369 - еще один пример великолепной планетарной туманности с богатой структурой. Фото: NASA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Планетарная туманность «Гантель» в созвездии Лисички - один из самых ярких объектов подобного рода. Туманность была обнаружена впервые французским астрономом Шарлем Мессье, который внес ее в свой каталог туманных объектов под номером 27. Расстояние до М27 известно лишь примерно и составляет около 1200 световых лет. Фото: ESO
Планетарная туманность NGC 2346. Фото: NASA / The Hubble Heritage Team (AURA/STScI).
Одна из последних фотографий космического телескопа им. Хаббла - туманность «Ожерелье». Фото: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Туманность «Эскимо» или NGC 2392. Фото: NASA / Andrew Fruchter / ERO Team
Туманность «Спирограф» (IC 418). Фото: NASA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Туманность Джонс-1 (Jones 1), известная также под номером PK 104-29.1, - очень тусклая, похожая на призрак, туманность в созвездии Пегаса. Это изображение получено в 2009 году на телескопе Мэйалла. Фото: T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, H. Schweiker/WIYN and NOAO/AURA/NSF
Планетарная туманность «Черепаха», NGC 6210. Фото: NASA
Туманность «Электрический скат» или Hen-1357 - самая молодая из известных планетарных туманностей. Фото: Matt Bobrowsky (Orbital Sciences Corporation) / NASA
Молодая планетарная туманность Hen 1357. Фото: Matt Bobrowsky (CTA INCORPORATED) / NASA
Очень необычная планетарная туманность Sharpless 2-188 (Sh2-188). Имея почти сферическую форму, туманность светится неравномерно. Более яркое свечение юго-восточной части (внизу слева) объясняется столкновением газа с межзвездным веществом, которое и породило эту ударную волну. Именно в эту сторону движется мертвая звезда, породившая туманность. Шарплесс 2-188 находится в созвездии Кассиопея. Фото: T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, H. Schweiker/WIYN and NOAO/AURA/NSF
Закрученная подобно спиральной галактике, планетарная туманность K 4-55. Фото: NASA / ESA / Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Объект Mz 3 - планетарная туманность «Муравей». Снимок телескопа «Хаббл». Фото: NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Безмолвное космическое пламя умирающей звезды: планетарная туманность NGC 6302. Фото: NASA / ESA / Hubble SM4 ERO Team
Рассеянный свет туманности «Бумеранг». В 1995 году астрономы при помощи телескопа «Хаббл» измерили температуру материи внутри этой туманности. Оказалось, что вещество туманности всего на 1 градус теплее точки абсолютного нуля. Туманность «Бумеранг» - одно из самых холодных мест во Вселенной. Фото: NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Туманность NGC 7662 или «Голубой снежок». Фото: Volker Wendel, Josef Pöpsel, Stefan Binnewies
Планетарная туманность «Мыльный пузырь». Объект PN G75.5+1.7 был найден 6 июля 2008 года любителем астрономии Дэйвом Юрасевичем (Dave Jurasevich). Этот снимок был получен с помощью 4-метрового телескопа обсерватории Китт Пик. Фото: T. A. Rector/University of Alaska Anchorage, H. Schweiker/WIYN and NOAO/AURA/NSF
Планетарная туманность NGC 5307, снимок телескопа «Хаббл». Фото: NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Планетарная туманность М76 «Маленькая гантель» в созвездии Персея. На этом фото, полученном с помощью 60-см телескопа в Греции видно, что в центре туманности находится двойная звезда. Фото: Stefan Heutz, Stefan Binnewies, Josef Pöpsel
Туманность He 2-47. Фото: NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Далекая планетарная туманность NGC 6894 в созвездии Лебедя. Фото: Volker Wendel, Stefan Binnewies, Josef Pöpsel
NGC 3242 или «Призрак Юпитера» - планетарная туманность в созвездии Гидры. Фото: Rainer Sparenberg, Stefan Binnewies, Volker Robering
Планетарная туманность NGC 6781 в созвездии Орла является излюбленным объектом для астрофотографов. Фото: Adam Block/Mount Lemmon SkyCenter/University of Arizona
Планетарная туманность NGC 6751. Фото: NASA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Планетарная туманность IC 4406 благодаря сложной структуре получила название «Сетчатка». Фото: NASA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Туманность NGC 5315. Фото: NASA / ESA / The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Сфотографированная в лучах H-alpha туманность NGC 6445 в созвездии Стрелец. Фото: Josef Pöpsel, Beate Behle
С тех пор, как Хаббл дал человечеству возможность увидеть своими глазами великолепные снимки далёкого космоса, перед нами открылась настоящая фантасмагория. Сквозь ультрафиолетовые и инфракрасные фильтры аппарата Вселенная засверкала самоцветами - и начала приотркрывать перед астрономами свои загадки. Учёные словно обрели, наконец, машину времени – ведь свет далёких звёзд добирается до Земли миллионы лет, и глядя в ночное небо, мы видим древние иные миры, давно погасшие звёзды и сверхновые, в действительности уже догстигшие «совершеннолетия». Звёздные туманности – это, пожалуй, самые красивые и волнующие воображение космические объекты, суть которых долго оставалась людям непонятной. Но сегодня существует более или менее чёткая класификация этих «вечных» субстанций – подобно людям, звёзды рождаются из этой пыли и вновь ею становятся в конце своей эволюции.
История открытий
Андромеда
Что же такое туманность? Раньше, когда возможность присматриваться к глубинам космоса была ограниченной, «туманностями» называли практически всё, что не имело чётких очертаний, светилось и было относительно неподвижным. Поэтому ближайшая к нам колоссальная спиральная галактика M31 (NGC 224) ошибочно было названа Туманностью Андромеды (на фото). В ту же категорию было записано Скопление Геркулеса, на деле являющееся шаровым звёздным скоплением. Впрочем, эти ошибки действительно стоит извинить – ведь исследования проводились ещё в 1787 году Шарлем Месье, занимавшимся поиском комет. Именно тогда его внимание приковали неподвижные небесные тела.
С появлением аппарата «Лундмарк» удалось сделать более точный анализ их природы: отделили галактики от туманностей, обнаружили несветящиеся звёздные облака и выделили несколько причин, по которым все остальные скопления светятся. Однако не все заблуждения были исправлены: в начале 20 века считалось, что туманности бывают либо пылевыми, либо газовыми – поэтому известный исследователь Б.А.Воронцов-Вельяминов помещал их в разные разделы своих книг. Современные учёные уже не сомневаются, что любое подобное скопление межзвёздного вещества содержит как пыль, так и газ – отличия могут быть только в процентном соотношении. А теперь подробнее о «драгоценностях» космоса.
Тёмные туманности
Конская голова
Не удивительно, что долгое время о их существовании не подозревали – как и в случае с чёрными дырами, это всё равно, что искать чёрную кошку в тёмной комнате. Однако рассмотреть такие объекты можно, если они находятся в хорошо засвеченной области – среди звёздных скоплений. Хорошие примеры таких объектов - туманности «Угольный Мешок» или «Конская голова» (на фото).
Когда разрешающая способность телескопов позволила вглядеться в Млечный путь, астрономы поначалу решили, что тёмные пятна – это своего рода просветы, сквозь которые видны более дальние районы галактики. Но, как выяснилось, теория «решета» оказалось ошибочной: чёрные пятна являют собой сконцентрированные пылевые облака, поглощающие излучение и заслоняющие от наших взоров центр Галактики. Находясь на самой её окраине, из-за тёмных туманностей мы лишены возможности видеть калейдоскоп в ночном небе, который мог бы затмить даже свет Луны. Но не спешите печалиться: именно в сердце Млечного пути пылают сильно радиоактивные звёзды, делающие жизнь на них невозможной. А нашему озоновому шару хватает работы и с солнечной гиперактивностью – так что для всей биосферы в целом подобный расклад как нельзя кстати.
Отражательные туманности
Плеяды
Чтобы светиться, как это делают звёзды, необходим термоядерный процесс – к туманностям это, понятное дело, никак не относится. Зато некоторые из пылевых скоплений могут отражать свет, как, например, спутники планет. Источником света становятся крупные звёзды, - и понять, что перед вами туманность именно такого типа, можно по голубому или синему сиянию вокруг колоссальных солнц (например, около звезд Плеяд). Однако есть и исключение из этого правила – красного сверхгиганта Антарес окружает туманность того же цвета.
Ионизованные туманности
Орион
Причина свечения газа та же, что и при свечении «хвоста» кометы: получая определённый «заряд» от более мощных источников, туманности затем отдают его в окружающее пространство. Такие звёздные облака ещё называют эмиссионными. Сравниться с крупными звёздами туманностям не под силу - их фотоны имеют гораздо меньший заряд, и им труднее добраться до Земли – поэтому мы видим их в красном спектре, как последние лучи заката. Однако и здесь бывают исключения – в случае очень мощного источника излучения эмиссионные туманнсти бывают ещё зелёными и синими. К ионизованным облакам относятся, например, туманность Ориона (на фото), «Северная Америка», «Тарантул», «Пеликан» и другие.
Планетарные туманности
Кошачий глаз
Это разновидность эмиссионных туманностей: обычно такие объекты сравнительно небольшие и имеют четкую форму, иногда напоминающую застывшие круги на воде, образовавшиеся от подения капли. На самом деле так роскошно (по крайней мере, издалека) выглядит «пенсия» звезды-гиганта: расходуя остатки водорода, она расширяется за счёт сброса своей оболочки. Окутывая огромные пространства вокруг, эти вещества находятся под влиянием излучения ядра звезды. Самый невероятный снимок такого процесса удалось получить в созвездии Дракона – это туманность «Кошачий Глаз». Его волокнистая структура, подобная всем прочим туманностям, связана с действием мощных магнитных полей звезд, которые имееют определённые силовые линии и затрудняют поперечное движение электрически заряженных цастиц пыли и газа.
Туманности от ударных волн
Крабовидная туманность
Источниками таких волн, способных приводить к сверхзвуковому движению веществ в межзвёздной среде, являются звёздный ветер или взрывы сверхновых звёзд. Температура образовывающихся в результате туманностей может достигать миллиардов градусов, поэтому нагретый газ имеет излучение большей частью в рентгеновском диапазоне. Однако кинетическая энергия движущейся материи вскоре исчерпывает себя, поэтому недолговечные туманности через небольшой (по космическим меркам) промежуток времени исчезают. Самая знаменитая туманность такого типа – «Крабовидная» в созвездии Тельца, которая появилась на небосклоне в 1054 году.
Некоторые примеры такого использования сохранились до сих пор. Например, Галактику Андромеды часто называют «Туманностью Андромеды».
По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов , понятие «туманность» всё более уточнялось: часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления, были обнаружены тёмные (поглощающие) газопылевые туманности и, наконец, в 1920-х годах , сначала Лундмарку , а затем и Хабблу , удалось разрешить на звёзды периферийные области ряда галактик и тем самым установить их природу. С этого времени термин «туманность» употребляется в приведённом выше смысле.
Типы туманностей
Первичный признак, используемый при классификации туманностей - поглощение или излучение (рассеивание) ими света , то есть по этому критерию туманности делятся на тёмные и светлые. Первые наблюдаются благодаря поглощению излучения расположенных за ними источников, вторые - благодаря собственному излучению или отражению (рассеиванию) света расположенных рядом звёзд. Природа излучения светлых туманностей, источники энергии, возбуждающие их излучение, зависят от их происхождения и могут иметь разнообразную природу; нередко в одной туманности действуют несколько механизмов излучения.
Деление туманностей на газовые и пылевые в значительной степени условно: все туманности содержат и пыль, и газ. Такое деление исторически обусловлено различными способами наблюдения и механизмами излучения: наличие пыли наиболее ярко наблюдается при поглощении излучения тёмными туманностями расположенных за ними источников и при отражении или рассеивании, или переизлучении пылью, содержащейся в туманности излучения расположенных поблизости или в самой туманности звёзд ; собственное излучение газовой компоненты туманности наблюдается при её ионизации ультрафиолетовым излучением расположенной в туманности горячей звезды (эмиссионные области H II ионизированного водорода вокруг звёздных ассоциаций или планетарные туманности) или при нагреве межзвёздной среды ударной волной вследствие взрыва сверхновой или воздействия мощного звёздного ветра звёзд типа Вольфа - Райе .
Тёмные туманности
Тёмные туманности представляют собой плотные (обычно молекулярные) облака межзвёздного газа и межзвёздной пыли, непрозрачные из-за межзвёздного поглощения света пылью. Обычно они видны на фоне светлых туманностей. Реже тёмные туманности видны прямо на фоне Млечного Пути . Таковы туманность Угольный Мешок и множество более мелких, называемых гигантскими глобулами .
Межзвёздное поглощение света A v в тёмных туманностях колеблется в широких пределах, от 1-10 m до 10-100 m в наиболее плотных. Строение туманностей с большими A v поддаётся изучению только методами радиоастрономии и субмиллиметровой астрономии, в основном по наблюдениям молекулярных радиолиний и по инфракрасному излучению пыли. Часто внутри тёмных туманностей обнаруживаются отдельные уплотнения с A v до 10 000 m в которых, по-видимому, формируются звёзды .
В тех частях туманностей, которые полупрозрачны в оптическом диапазоне, хорошо заметна волокнистая структура. Волокна и общая вытянутость туманностей связаны с наличием в них магнитных полей , затрудняющих движение вещества поперёк силовых линий и приводящих к развитию ряда видов магнитогидродинамических неустойчивостей. Пылевой компонент вещества туманностей связан с магнитными полями из-за того, что пылинки электрически заряжены.
Отражательные туманности
Отражательные туманности являются газово-пылевыми облаками, подсвечиваемыми звёздами . Если звезда (звёзды) находятся в межзвёздном облаке или рядом с ним, но недостаточно горяча (горячи), чтобы ионизовать вокруг себя значительное количество межзвёздного водорода , то основным источником оптического излучения туманности оказывается свет звёзд, рассеиваемый межзвёздной пылью . Примером таких туманностей являются туманности вокруг ярких звёзд в скоплении Плеяды .
Большинство отражательных туманностей расположено вблизи плоскости Млечного Пути . В ряде случаев наблюдаются отражательные туманности на высоких галактических широтах. Это газово-пылевые (часто молекулярные) облака различных размеров, формы, плотности и массы, подсвечиваемые совокупным излучением звёзд диска Млечного Пути. Они трудны для изучения из-за очень низкой поверхностной яркости (обычно много слабее фона неба). Иногда, проецируясь на изображениях галактик , они приводят к появлению на фотографиях галактик несуществующих в действительности деталей - хвостов, перемычек и т. п.
Отражательная туманность «Ангел» находится на высоте 300 пк над плоскостью галактики
Некоторые отражательные туманности имеют кометообразный вид и называются кометарными. В «голове» такой туманности находится обычно переменная звезда типа T Тельца , освещающая туманность. Такие туманности нередко имеют переменную яркость, отслеживая (с запаздыванием на время распространения света) переменность излучения освещающих их звёзд. Размеры кометарных туманностей обычно малы - сотые доли парсека .
Редкой разновидностью отражательной туманности является так называемое световое эхо , наблюдавшееся после вспышки новой звезды 1901 года в созвездии Персея . Яркая вспышка новой звезды подсветила пыль, и несколько лет наблюдалась слабая туманность, распространявшаяся во все стороны со скоростью света. Кроме светового эха после вспышек новых звёзд образуются газовые туманности, подобные остаткам вспышек сверхновых звёзд .
Многие отражательные туманности имеют тонковолокнистую структуру - систему почти параллельных волокон толщиной в несколько сотых или тысячных долей парсека . Происхождение волокон связано с желобковой или перестановочной неустойчивостью в туманности, пронизанной магнитным полем . Волокна газа и пыли раздвигают силовые линии магнитного поля и внедряются между ними, образуя тонкие нити.
Изучение распределения яркости и поляризации света по поверхности отражательных туманностей, а также измерение зависимости этих параметров от длины волны позволяют установить такие свойства межзвёздной пыли, как альбедо , индикатрису рассеяния, размер, форму и ориентацию пылинок.
Туманности, ионизованные излучением
Туманности, ионизованные излучением, - участки межзвёздного газа , сильно ионизованного излучением звёзд или других источников ионизующего излучения. Самыми яркими и распространёнными, а также наиболее изученными представителями таких туманностей являются области ионизованного водорода (зоны H II). В зонах H II вещество практически полностью ионизовано и нагрето до температуры ~10 4 К ультрафиолетовым излучением находящихся внутри них звёзд. Внутри зон HII всё излучение звезды в лаймановском континууме перерабатывается в излучение в линиях субординатных серий , в соответствии с теоремой Росселанда . Поэтому в спектре диффузных туманностей очень яркие линии Бальмеровской серии , а также линия Лайман-альфа. Лишь разреженные зоны H II низкой плотности ионизованы излучением звёзд, в т. н. корональном газе.
К туманностям, ионизованным излучением относятся также так называемые зоны ионизованного углерода (зоны C II), в которых углерод практически полностью ионизован светом центральных звёзд. Зоны C II обычно расположены вокруг зон H II в областях нейтрального водорода (H I) и проявляют себя по рекомбинационным радиолиниям углерода, аналогичным рекомбинационным радиолиниям водорода и гелия . Зоны C II наблюдаются также в инфракрасной линии C II (λ = 156 мкм). Для зон C II характерны низкая температура 30-100 К и малая степень ионизации среды в целом: N e /N < 10 −3 , где N e и N концентрации электронов и атомов. Зоны C II возникают из-за того, что потенциал ионизации углерода (11,8 эВ) меньше, чем у водорода (13,6 эВ). Излучение звёзд с энергией E фотонов 11,8 эВ E 13,6 эВ (Å) выходит за пределы зоны H II в область H I, сжатую ионизационным фронтом зоны H II, и ионизует там углерод. Зоны C II возникают также вокруг звёзд спектральных классов B1-B5, находящихся в плотных участках межзвёздной среды. Такие звёзды практически не способны ионизовать водород и не создают заметных зон H II.
Туманности, ионизованные излучением, возникают также вокруг мощных рентгеновских источников в Млечном Пути и в других галактиках (в том числе в активных ядрах галактик и квазарах). Для них часто характерны более высокие температуры, чем в зонах H II, и более высокая степень ионизации тяжёлых элементов.
Планетарные туманности
Разновидностью эмиссионных туманностей являются планетарные туманности, образованные верхними истекающими слоями атмосфер звёзд ; обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Туманность расширяется и светится в оптическом диапазоне. Первые планетарные туманности были открыты У. Гершелем около 1783 года и названы так за их внешнее сходство с дисками планет . Однако далеко не все планетарные туманности имеют форму диска: многие имеют форму кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Внутри них заметна тонкая структура в виде струй, спиралей, мелких глобул. Скорость расширения планетарных туманностей 20-40 км/с, диаметр 0,01-0,1 пк, типичная масса около 0,1 массы Солнца, время жизни около 10 тыс. лет.
Туманности, созданные ударными волнами
Разнообразие и многочисленность источников сверхзвукового движения вещества в межзвёздной среде приводят к большому количеству и разнообразию туманностей, созданных ударными волнами . Обычно такие туманности недолговечны, так как исчезают после исчерпания кинетической энергии движущегося газа.
Основными источниками сильных ударных волн в межзвёздной среде являются взрывы звёзд - сбросы оболочек при вспышках сверхновых и новых звёзд , а также звёздный ветер (в результате действия последнего образуются т. н. пузыри звёздного ветра). Во всех этих случаях имеется точечный источник выброса вещества (звезда). Созданные таким образом туманности имеют вид расширяющейся оболочки, по форме близкой к сферической.
Выбрасываемое вещество имеет скорости порядка сотен и тысяч км/с, поэтому температура газа за фронтом ударной волны может достигать многих миллионов и даже миллиардов градусов.
Газ, нагретый до температуры несколько миллионов градусов, излучает главным образом в рентгеновском диапазоне как в непрерывном спектре, так и в спектральных линиях. В оптических спектральных линиях он светится очень слабо. Когда ударная волна встречает неоднородности межзвёздной среды, она огибает уплотнения. Внутри уплотнений распространяется более медленная ударная волна, вызывающая излучение в спектральных линиях оптического диапазона. В результате возникают яркие волокна, хорошо заметные на фотографиях. Основной ударный фронт, обжимая сгусток межзвёздного газа, приводит его в движение в сторону своего распространения, но с меньшей, чем у ударной волны, скоростью.
Остатки сверхновых и новых звёзд
Наиболее яркие туманности, созданные ударными волнами, вызваны взрывами сверхновых звёзд и называются остатками вспышек сверхновых звёзд. Они играют очень важную роль в формировании структуры межзвёздного газа. Наряду с описанными особенностями для них характерно нетепловое радиоизлучение со степенным спектром, вызванное релятивистскими электронами, ускоряемыми как в процессе взрыва сверхновой, так и позже пульсаром, обычно остающимся после взрыва. Туманности, связанные со взрывами новых звёзд , малы, слабы и недолговечны.
Туманности вокруг звёзд Вольфа - Райе
Шлем Тора - туманность вокруг звезды Вольфа - Райе
Другой тип туманностей, созданных ударными волнами связан со звёздным ветром от звёзд Вольфа - Райе . Эти звёзды характеризуются очень мощным звёздным ветром с потоком массы в год и скоростью истечения 1·10 3 -3·10 3 км/с. Они создают туманности размером в несколько парсек с яркими волокнами на границе астросферы такой звёзды. В отличие от остатков вспышек сверхновых звёзд радиоизлучение этих туманностей имеет тепловую природу. Время жизни таких туманностей ограничено продолжительностью пребывания звёзд в стадии звезды Вольфа - Райе и близко к 10 5 лет.
Туманности вокруг O-звёзд
Аналогичны по свойствам туманностям вокруг звёзд Вольфа - Райе , но образуются вокруг наиболее ярких горячих звёзд спектрального класса О - Of, обладающих сильным звёздным ветром . От туманностей, связанных со звёздами Вольфа - Райе, они отличаются меньшей яркостью, бо́льшими размерами и, видимо, большей продолжительностью жизни.
Туманности в областях звездообразования
Туманность Орион А - гигантская область звездообразования
Ударные волны меньших скоростей возникают в областях межзвёздной среды , в которых происходит звездообразование. Они приводят к нагреву газа до сотен и тысяч градусов, возбуждению молекулярных уровней, частичному разрушению молекул, нагреву пыли. Такие ударные волны видны в виде вытянутых туманностей светящихся преимущественно в инфракрасном диапазоне. Ряд таких туманностей обнаружен, например, в очаге звездообразования, связанном с туманностью Ориона.
Туманности в космосе представляют собой участки межзвездной среды, отличающиеся от общего фона своими излучениями или поглощением этого излучения. Но ранее, определение этого термина, было более широко, чем сегодня, и под это же определение подпадали и некоторые галактики. Явный тому пример – галактика М31, более известна как туманность Андромеды. Но на сегодняшний день, с развитием технологий наблюдения, все стало намного яснее.
В первую очередь нужно сказать, что все туманности состоят из плазмы, пыли и газа. Вот поэтому некоторые из них и называют – газопылевыми.
Классификация
Первое, на что обращают внимания, при классификации туманностей, так это поглощение (излучение) либо же рассеивание ими света. Именно по этому критерию, все туманности в космосе делят на:
Тёмные; поглощают излучение находящихся за ними источников светлые. имеют собственное излучение, или отражают (рассеивают) свет, испускаемый рядом находящимися звёздами
Источники энергии, для излучения светлых туманностей имеют разнообразную природу и, всецело, зависят от происхождения самых туманностей.
Следующее деление, это:
- газовые туманности;
- пылевые туманности.
Вообще-то, такое деление имеет условный характер, так как все они содержат и газ, и пыль. Обусловливается этот факт разными способами наблюдения, а также ихними механизмами излучения.
Наличие пыли ярко выражается при том, как тёмные туманности поглощают излучение находящихся за ними источников, а также при отражении, рассеивании или же при переизлучении света, идущего от находящихся в туманности или в непосредственной близости звёзд. Причиной такого явления служит сама пыль в туманностях.
Газовая компонента туманности, излучает в двух случаях. Первый, это при её ионизации ультрафиолетовым излучением от располагающейся в самой туманности, или за ней, горячей звезды или группы звезд (например, вокруг звёздных ассоциаций). При таком варианте туманность будет называться эмиссионная. Вторая – когда нагревается межзвёздная среда, от ударной волны, вследствие взрыва сверхновой или от мощного звёздного ветра от звёзд типа Вольфа-Райе, или О-звёзд
Тёмная туманность
Тёмные туманности в космосе – это плотные, зачастую молекулярные облака межзвёздного газа, и конечно межзвёздной пыли, поглощающие свет. В большинстве случаев наблюдаются на фоне светлых туманностей или на фоне Млечного пути. Самая знаменитая представительница этого вида, это туманность Конская голова, в созвездии Ориона.
Разобрать структуру таких туманностей возможно только при изучении молекулярных радиолиний и инфракрасного излучения пыли. Оптическое изучение невозможно, из-за сильного поглощения света. Эта величина обозначается как А V , которая достигает 100 m (m – звёздная величина, см. терминологию сайта). Иногда, внутри тёмных туманностей наблюдаются уплотнения, у которых А V =10000 m . По всей видимости, эти уплотнения являются областями звездообразования – колыбелью для будущих ночных светил.
Отражательная (светлая) туманность
Является газопылевым облаком, подсвечиваемым звёздами. Как упоминалось выше, светятся они за счет ионизации газа, от расположенной внутри туманности звезды. Но если такова звезда или же звёзды недостаточно горячи, чтобы ионизировать вокруг себя значительное количество газа, то источником излучения такой туманности выступает рассеивание света, идущего от этих же звёзд. Явным тому примером выступают туманности, окутывающие яркие звезды, в скоплении Плеяды (М45) в созвездии Тельца.
Отражательные туманности очень трудные для оптического наблюдения и изучения, из-за очень низкой яркости. Нередко проецируясь на фотографиях галактик, такая туманность вводит в заблуждения ученых, заставляя их думать, что та или иная галактика имеет «хвост» или перемычку.
Некоторые из отражательных туманностей имеют вид кометы, и называются кометарными. В самой яркой части такой туманности находиться переменная звезда типа Т Тельца. Вследствие чего и сама туманность, естественно будет иметь переменную яркость. Размеры таких объектов, как правило, очень малы.
Существует и ещё один, редкий вид отражательных туманностей – световое эхо. Рождаются они после вспышек новых звёзд (например, в 1901 году, после вспышки новой, в созвездии Персея), свет от которой подсвечивает, возможно, находящуюся там пыль. Световое эхо наблюдается на протяжении мизерного количества времени.
Эмиссионная туманность
Эмиссионные туманности в космосе являются облаками ионизированного газа, видимые при оптическом наблюдении. Причиной их свечения является излучение высокоэнергетических фотонов, идущих от ближайшей горячей звезды. Такие туманности разделяют на два вида:
- зоны Н II (области ионизированного водорода);
- планетарные туманности.
В первых практически всё вещество ионизировано и очень нагрето, порядка 10000К. Причиной такого нагрева является ультрафиолетовое излучение, от расположенной близко звезды.
Я считаю лишним дальше углубляться в структуру зон H II, т. к. используемая при дальнейшем описании терминология будет сложна для восприятия, и на один лист она не поместиться. Можно только добавить, что вокруг зон H II обычно расположены зоны ионизированного углерода (С II), также входящие в состав таких туманностей.
Зоны H II выступают активными областями звездозарождения. Примером служит туманность NGC604, находящаяся в галактике Треугольника (М33, NGC598).
Вторая разновидность эмиссионных туманностей, это расширяющиеся планетарные туманности. Представляют собой верхние истекающие слои атмосферы звёзд. Как правило, это сброшенная оболочка звезды гиганта. Примером служит туманность Кошачий глаз (NGC6543), в созвездии Дракона.
Туманности, созданные за счёт ударной волны
Этот вид туманностей объединяет в себя ещё такие подвиды как:
- остатки новых и сверхновых звёзд;
- туманности вокруг звёзд класса О;
- туманности вокруг звёзд типа Вольфа-Райе;
- туманности в областях звездозарождения.
В первую очередь объединяет их общий механизм происхождения. Рождаются они за счёт выброса вещества в пространство. Источником такого выброса выступает звезда (сброс оболочки, взрывы, звёздный ветер). Выброшенное вещество обладает начальной скоростью, порой доходящей до тысяч км/с. Из-за этого температура газа за ударной волной может достигать миллиардов градусов.
Газ, нагретый до таких температур, будет излучать в рентгеновском диапазоне, но в оптическом – светится слабо. При движении ударной волны, она будет встречаться со своеобразными уплотнениями в межзвёздной среде, проходя через которые, ударная волна будет тормозиться. Вследствие такого снижения скорости газ начнёт излучать в оптическом диапазоне, поэтому на снимках таких туманностей хорошо видна их структура, состоящая из ярких волокон.
Следующий фактор, объединяющий туманности от ударных волн – это недолговечность их существования. Как правило, они будут распадаться, когда исчерпается вся кинетическая энергия самой ударной волны.
Остатки новых и сверхновых звёзд
Такие туманности образуются после взрыва сверхновых и новых звёзд, и являются остатками этих же самых звёзд. В центре такой туманности обычно остается пульсар. Яркая представительница такой туманности – это Крабовидная туманность (М1), сформированная после взрыва сверхновой звезды в 1054 году, в созвездии Тельца.
Туманности вокруг звёзд класса О
Образуются такие туманности вокруг горячих и ярких звёзд, со спектральным классом О-Of, которые обладают сильным звёздным ветром. Они обладают большими размерами, меньшей яркостью, и скорее всего большей продолжительностью жизни, чем следующий вид туманности в космосе.
Туманности вокруг звёзд типа Вольфа-Райе
Звёзды типа Вольфа-Райе, как и О-звёзды обладают очень сильным звездным ветром, создающим ударную волну, приводящей впоследствии к рождению туманности. Вокруг этих звёзд туманности имеют поперечник в несколько парсек и продолжительность жизни около 10 5 лет.
Туманности в областях звездозарождения
Такие туманности, в космосе редки, и возникают вследствие ударной волны, образовавшейся внутри области рождения звёзд. Они приводят к сильному нагреву газа, светящемуся, сильнее всего в инфракрасном диапазоне. Несколько таких туманностей обнаружены в созвездии Ориона.
