Диффузная материя

Главная - Астрономия, авиация, космонавтика - Диффузная материя

Диффузная материя

1. Межзвездная пыль и газ. В. Я. Струве свыше ста лет тому указал на существование межзвездного поглощения света, который окончательно был доказано только в 1930 г. Межзвездное поглощение света ослабляет яркость звезд тем более, чем дальше они от нас, и тем сильнее, чем менее короткая длина волны. Поэтому далекие звезды кажутся червонішими, чем они есть на самом деле. Такой эффект должен служить причиной мелкий пыли, размеры частичек какого сравнимы с длиной световой волны.

Исследование показали, что межзвездная пыль сосредоточена в пласте небольшой толщины (около 200-300 пк) вдоль галактической плоскости. Он состоит из разреженной газопилового среды, которой местами сгущается у тучи. Проходя расстояние 1000 пк в плоскости Галактики, свет ослабляется в среднем на 1,5 звездной величины.

Уменьшение видимой яркости далеких звезд затрудняет точное определение расстояния к ним сравнением их абсолютной звездной величины с видимой. Определяя расстояния, приходится учитывать не только влияние космической пыли, а и неравномерное его распределение, наличие темных хмар.

Подобные по своей природе и близкие за составом газопилові тучи имеют разный вид. Непрозрачные для света, они могут наблюдаться как темные туманности (рис. 89).

Если близ большой газопилової тучи находится яркая звезда большой светимости, то она освещает эту тучу. Туча, отбивая излучение звезды, имеет вид светлой туманности. Спектр этой туманности такой самый, как и спектр звезды, которая ее освещает.

Когда газопилова туча освещается очень горячей

звездой (с температурой, не низшей 20-30 тыс. кельвинов), то ультрафиолетовое излучение звезды ионизирует водород и другие газы тучи и спричиняє их свечение. Газ поглощает ультрафиолетовые лучи, а излучает в красных, зеленых и других линиях спектра. Такую светящуюся тучу называют диффузной газовой туманностью. Если бы горячая звезда вдруг угасшая, туманность также в скором времени перестала бы светиться. Такая типичная туманность находится в созвездии Ориона (рис. 90). ее видно (зимой) в сильный бинокль, тем не менее только фотография обнаруживает ее структуру.

Газопилових разреженных диффузных туманностей известно много. Все они клочкуваті, неправильной формы, без четких очертаний. Спектр туманностей состоит из ярких линий водорода, кислорода и других легких газов. Некоторые газы находятся в таком стане, которые дают спектр, который никогда не наблюдался в земных условиях. Две ярчайший зеленые линии спектра туманностей долго приписывали предвиденному химическому элементу «небулію» (что означает «туманный»), который должен был быть лишь в туманностях. Но потом выяснилось, что эти линии принадлежат атому кислорода, который потерял два электрона и светится в условиях недосягаемой для лабораторий разреженности. В самом деле, плотность газовых туманностей около 10-18 - 10-20 кг/м3

Особый тип туманностей представляют планетарные туманности (рис. 91) -светлые газовые оболочки, которые их выбрасывают звезды на определенной стадии своего развития, которая является закономерным этапом для большинства звезд. Природа их свечения такая самая, как и диффузных туманностей.

В 1931 г. автор этого учебника довел, что звезды в процессе эволюции выбрасывают столько газа, который его достаточно для формирования новых поколений зір.

Газовые диффузные туманности образовывают в галактической плоскости пласт толщиной лишь около 200 пк. Они принадлежат к населению, характерному для спиральных веток Галактики. Размеры туманностей огромные - несколько парсеков или несколько десятков парсеков, так что в них обычно бывает погружено несколько зір.

Современная техника наблюдений в инфракрасному и радиодиапазонах дает возможность исследовать газопилові тучи, непрозрачные для видимый света, и изучать процесс зореутворення, который происходит в этих тучах. Ближайшей к нам областью, где и в наше время образовываются звезды, есть газопиловий комплекс в созвездии Ориона.

2. Возникновение звезд. В пользу гипотезы о возникновении звезд вследствие гравитационной конденсации (т.е. взаимного тяготения частичек) из холодных газопилових туч говорит целый ряд фактов. Важнейший из них заключается в том, что образование звезд наблюдается близ галактической плоскости, где концентрируются тучи найгустішого и холодного межзвездного газа. Поскольку звезда, которая зарождается (протозоря), имеет еще невысокую плотность и температуру, то она может излучать в инфракрасном диапазоне длин волн. В областях зореутворення находят мощные источники инфракрасного излучения очень маленького углового размера. Эти источники могут быть звездами, которые формируются или недавно сформировались и окруженные еще густой газопиловим средой, из которого они возникли.Сжимаясь, протозоря разогревается, пока температура в ее недрах не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением энергии. Изменение яркости молодых звезд - признак того, что они еще не стали стойкими. Нагревание служит причиной реакции превращения водорода в гелий и останавливает сжимание. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится стойкой и большую часть своего существования сохраняет приблизительно постоянными размер и светимость (см. § 26). Именно такие звезды образовывают главную последовательность на диаграмме «цвет - светимость». Звезда, масса которой такая самая, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности приблизительно за 10* лет. 3. Нейтральный водород и молекулярный газ. Много сведений о межзвездном газе дают исследование его радиоизлучения. Водород в светлых туманностях ионизируется и светится, только когда вблизи есть горячие звезды. Но основная масса водорода в Галактиці нейтральная. Нейтральный водород в космосе не светится и невидимый. Однако он излучает радиоволну длиной 0,21 г. За интенсивностью излучения на этой длине волны определяют массу и плотность водорода, а за тем, насколько отличается фактическая длина этой волны от 0,21 г, за эффектом Доплера находят скорость водородной тучи. В наше время выяснено общую картину распределения водорода в Галактиці (рис. 92). Он содержится преимущественно в тонком пласте близ галактической плоскости. Тучи водорода можно наблюдать на расстояниях, значительно больших за те, на которые возможно наблюдать в телескоп отдельные звезды. Температура туч нейтрального водорода в среднем около 100 К, а температура ионизированных светящихся туч (туманностей) около 10 000 К. В плотных газовых тучах атомы водорода объединяются у молекулы Н2- Общая масса межзвездного водорода составляет несколько процентов общей массы Галактики, а масса космической пыли еще в 100 раз меньшая. Плотность нейтрального водорода в плоскости Галактики представляет в среднему около 10~21 кг/м3.