Tumannosti

1. Vvedenie
2. Temnye tumannosti
3. Otrazhatel'nye tumannosti
4. Tumannosti, ionizavannye izlucheniem
5. Tumannosti, sozdannye udarnymi volnami

1. Vvedenie

Tumannosti predstavlyayut soboi uchastki mezhzvezdnoi sredy, vydelyayushiesya svoim izlucheniem ili poglosheniem izlucheniya na obshem fone neba. Ranee T. naz. vsyakii nepodvizhnyi na nebe protyazhennyi ob'ekt. V 20-e gg. 20 v. vyyasnilos', chto sredi T. mnogo galaktik (napr., Tumannost' Andromedy). Posle etogo termin "T." stal ponimat'sya bolee uzko, v ukazannom vyshe smysle.

T. delyatsya na svetlye i temnye. Poslednie vidny blagodarya poglosheniyu izlucheniya raspolozhennyh za nimi istochnikov. Svetlye T. delyatsya na samosvetyashiesya i otrazhatel'nye - rasseyavayushie svet zvezd. V samosvetyashihsya T. istochnikom energii, privodyashim k svecheniyu, yavl. izluchenie goryachih zvezd, nagrevayushih i ionizuyushih veshestvo, v drugom - udarnye volny razlichnogo proishozhdeniya. K pervomu sluchayu otnosyatsya zony HII (zony Stremgrena) i planetarnye tumannosti, a takzhe IK-T. tipa Beklina-Neigabauera i Kleinmana-Lou, v k-ryh svetitsya nagretaya pyl', ko vtoromu ostatki vspyshek sverhnovyh i novyh zvezd, kol'cevye T. vokrug zvezd s moshnym zvezdnym veterom (zvezd tipa Of, Vol'fa-Raie zvezd, associacii OB-zvezd).

Neredko T. delyat na gazovye i pylevye. Odnako takoe delenie uslovno, t.k. vo vseh T. imeyutsya gaz i pyl' primerno v odinakovoi proporcii. Pylevymi obychno nazyvayut takie T., optich. proyavleniya k-ryh obyazany pyli (temnye T., otrazhatel'nye T.), a gazovymi - T., v k-ryh v optich. diapazone svetitsya preimushestvenno gaz (zony HII, ostatki vspyshek sverhnovyh zvezd i dr.).

2. Temnye tumannosti

Temnye tumannosti predstavlyayut soboi plotnye (obychno molekulyarnye) oblaka mezhzvezdnogo gaza i mezhzvezdnoi i pyli, neprozrachnye iz-za mezhzvezdnogo poglosheniya sveta pyl'yu. Obychno oni vidny na fone svetlyh T. (ris. 1, a). Rezhe temnye T. vidny pryamo na fone Mlechnogo Puti. Takovy T. Ugol'nyi meshok i mnozhestvo bolee melkih, nazyvaemyh gigantskimi globulami (sm. risyu 1, b, a takzhe tabl. 1 v st. Mezhzvezdnyi gaz).

Ris. 1. Pylevye tumannosti: a - poluprozrachnaya temnaya voloknistaya tumannost', nablyudaemaya na fone svetloi tumannosti Laguna; b - gigantskaya globula s poglosheniem AV=25m (ob'ekt Barnarda 68) na fone Mlechnogo Puti; v - otrazhatel'nye voloknistye tumannosti v skoplenii Pleyady; g - kometarnaya tumannost'.

Mezhzvezdnoe pogloshenie sveta A_V v temnyh T. kolebletsya v shirokih predelah, ot 1-10^m do 10-100^m v naibolee plotnyh T. (A_V > 10^m poluchayut putem perescheta rezul'tatov nablyudenii v IK-diapazone). Stroenie T. s bol'shimi A_V poddaetsya izucheniyu tol'ko metodami radioastronomii i submillimetrovoi astronomii, v osnovnom po nablyudeniyam molekulyarnyh radiolinii i po IK-izlucheniyu pyli. Chasto vnutri temnyh T. obnaruzhivayutsya otdel'nye uplotneniya s A_V do 10000^m, v k-ryh, po-vidimomu, formiruyutsya zvezdy (sm. Zvezdoobrazovanie).

V teh chastyah T., k-rye poluprozrachny v optich. diapazone, horosho zametna voloknistaya struktura. Volokna i obshaya vytyanutost' T. svyazany s nalichiem v nih magn. polei, zatrudnyayushih dvizhenie veshestva poperek silovyh linii i privodyashih k razvitiyu ryada vidov magnitogidrodinamich. neustoichivostei. Pylevoi komponent veshestva T. svyazan s magn. polyami iz-za togo, chto pylinki elektricheski zaryazheny (sm. Mezhzvezdnaya pyl').

3. Otrazhatel'nye tumannosti

Otrazhatel'nye tumannosti yavl. gazovo-pylevymi oblakami, podsvechennymi zvezdami. Esli zvezda (zvezdy) nahodyatsya v mezhzvezdnom oblake ili ryadom s nim, no nedostatochno goryacha (goryachi), chtoby ionizovat' vokrug sebya znachitel'noe kolichestvo mezhzvezdnogo vodoroda, to osn. istochnikom optich. izlucheniya T. okazyvaetsya svet zvezd, rasseivaemyi mezhzvezdnoi pyl'yu. Primerom takih T. yavl.T. vokrug yarkih zvezd v skoplenii Pleyady (ris. 1, v).

Bol'shinstvo otrazhatel'nyh T. raspolozheno vblizi ploskosti Galaktiki. V ryade sluchaev nablyudayutsya otrazhatel'nye T na vysokih galaktich. shirotah. Eto gazovo-pylevye (chasto molekulyarnye) oblaka razlichnyh razmerov, formy, plotnosti i massy, podsvechivaemye sovokupnym izlucheniem zvezd diska Galaktiki. Oni trudny dlya izucheniya iz-za ochen' nizkoi poverhnostnoi yarkosti (obychno mnogo slabee fona neba). Inogda, proeciruyas' na izobrazheniyah galaktikYu oni provodyat k poyavleniyu na fotografiyah galaktik nesushestvuyushih v deistvitel'nosti detalei - hvostov, peremychek i t.p.

Nek-rye otrazhatel'nye T. imeyut kometoobraznyi vid i naz. kometarnymi (ris. 1, g). V "golove" takoi T. nahoditsya obychno peremennaya zvezda tipa T Tel'ca, osveshayushaya T. Takie T. neredko imeyut peremennuyu yarkost', otslezhivaya (s zapazdyvaniem na vremya rasprostraneniya sveta) peremennost' izlucheniya osveshayushih ih zvezd. Razmery kometarnyh T. obychno maly - sotye doli pk.

Redkoi raznovidnost'yu otrazhatel'noi T. yavl. t.n. svetovoe eho, nablyudavsheesya posle vspyshki Novoi zvezdy 1901 g. v sozvezdii Perseya. Yarkaya vspyshka novoi zvezdy podsvetila pyl', i neskol'ko let nablyudalas' slabaya T., rasprostranyavshayasya vo vse storony so skorost' sveta. Krome svetovogo eha posle vspyshek novyh zvezd obrazuyutsya gazovye T., podobnye ostatkam vspyshek sverhnovyh zvezd.

Mnogie otrazhatel'nye T. imeyut tonkovoloknistuyu strukturu - sistemu pochti parallel'nyh volokon tolshinoi v neskol'ko sotyh ili tysyachnyh dolei pk. Proishozhdenie volokon svyazano s zhelobkovoi ili perestanovochnoi neustoichivost'yu v T., pronizannoi magn. polem (sm. Neustoichivosti plazmy). Volokna gaza i pyli razdvigayut silovye linii magn. polya i vnedryayutsya mezhdu nimi, obrazuya tonkie niti.

Izuchenie raspredeleniya yarkosti i polyarizacii sveta po poverhnosti otrazhatel'nyh T., a takzhe izmerenie zavisimosti etih parametrov ot dliny volny pozvolyayut ustanovit' takie sv-va mezhzvezdnoi pyli, kak al'bedo, indikatrisu rasseyaniya, razmer, formu i orientaciyu pylinok.

4. Tumannosti, ionizavannye izlucheniem

Tumannosti, ionizovannye izlucheniem, - uchastki mezhzvezdnogo gaza, sil'no ionizovannogo (sm. Ionizaciya) izlucheniem zvezd ili dr. istochnikov ionizuyushei radiacii. Samymi yarkimi i rasprostranennymi, a takzhe naibolee izuchennymi predstavitelyami takih T. yavl. oblasti ionizovannogo vodoroda (zony HII). V zonah HII veshestvo prakticheski polnost'yu ionizovano i nagreto do temp-ry ~10⁴ K UF-izlucheniem (gl. obr. s ) nahodyashihsya vnutri nih zvezd. Lish' razrezhennye zony HII nizkoi plotnosti (sm. Mezhzvezdnyi gaz) ionizovany izlucheniem zvezd, v t.n. koronal'nom gaze. Raznovidnost'yu zon HII yavl. planetarnye T.

K T., ionizovannym izlucheniem otnosyatsya takzhe t.n. zony ionizovannogo ugleroda (zony CII), v k-ryh uglerod prakticheski polnost'yu ionizovan svetom central'nyh zvezd.

Zony CII obychno raspolozheny vokrug zon HII v oblastyah neitral'nogo vodoroda (HI) i proyavlyayut sebya po rekombinacionnym radioliniyam ugleroda, analogichnym rekombinacionnym radioliniyam vodoroda i geliya. Zony CII nablyudayutsya takzhe v IK-linii CII ( 156 mkm). Dlya zon CII harakterny nizkaya temp-ra 30-100 K i malaya stepen' ionizacii sredy v celom: N_e /N < 10^-3, gde N_e i N koncentracii elektronov i atomov. Zony CII voznikayut iz-za togo, chto potencial ionizacii ugleroda (11,8 eV) men'she, chem u vodoroda (13,6 eV). Izluchenie zvezds energiei E fotonov 11,8 eV13,6 eV () vyhodit za predely zony HII v oblast' HI, szhatuyu ionizacionnym frotnom zony HII, i ionizuet tam uglerod. Zony CII voznikayut takzhe vokrug zvezd spektral'nyh klassov B1-B5, nahodyashihsya v plotnyh uchastkah mezhzvezdnoi sredy. Takie zvezdy prakticheski ne sposobny ionizovat' vodorod i ne sozdayut zametnyh zon HII.

T., ionizovannye izlucheniem, vonikayut takzhe vokrug moshnyh rentg. istochnikov v Galaktike i v dr. galaktikah (v t.ch. v aktivnyh yadrah galaktik i kvazarah). Dlya nih chasto harakterny bolee vysokie temp-ry, chem v zonah HII, i bolee vysokaya stepen' ionizacii tyazhelyh elementov.

5. Tumannosti, sozdannye udarnymi volnami

Raznoobrazie i mnogochislennost' istochnikov sverhzvukovogo dvizheniya veshestva v mezhzvezdnoi srede privodyat k bol'shomu kolichestvu i raznoobraziyu T., sozdannyh udarnymi volnami. Obychno takie T. nedolgovechny, t.k. ischezayut posle ischerpaniya kinetich. energii dvizhushegosya gaza.

Osn. istochnikami sil'nyh udarnyh voln v mezhzvezdnoi srede yavl. vzryvy zvezd - sbrosy obolochek pri vspyshkah sverhnovyh i novyh zvezd, a takzhe zvezdnyi veter. Vo vseh etih sluchayah imeetsya tochechnyi istochnik vybrosa veshestva (zvezda). Sozdannye takim obrazom T. imeyut vid rasshiryayusheisya obolochki, po forme blizkoi k sfericheskoi.

Vybrasyvaemoe veshestvo imeet skorosti poryadka soten i tysyach km/s, poetomu temp-ra gaza za frontom udarnoi volnymozhet dostigat' mnogih mln. i dazhe mlrd. K.

Ris. 2. Voloknistaya tumannost' NGC 6888 v sozvezdii Lebedya, obrazovannaya vzaimodeistviem zvezdnogo vetra zvezdy Vol'fa-Raie s mezhzvezdnym gazom.

Gaz, nagretyi do temp-ry neskol'ko mln. K, izluchaet gl. obr. v rentg. diapazone kak v nepreryvnom spektre, tak i v spektral'nyh liniyah. V optich. spektral'nyh liniyah on svetitsya ochen' slabo. Kogda udarnaya volna vstrechaet neodnorodnosti mezhzvezdnoi sredy, ona ogibaet uplotneniya. Vnutri uplotnenii rasprostranyaetsya bolee medlennaya udarnaya volna, vyzyvayushaya izluchenie v spektral'nyh liniyah optich. diapazona. V rezul'tate voznikayut yarkie volokna, horosho zametnye na fotografiyah. Osn. udarnyi front, obzhimaya sgustok mezhzvezdnogo gaza, privodit ego v dvizhenie v storonu svoego rasprostraneniya, no s men'shei, chem u udarnoi volny, skorost'yu.

Naibolee yarkie T., sozdannye udarnymi volnami, vyzvany vzryvami sverhnovyh zvezd i naz. ostatkami vspyshek sverhnovyh zvezd. Oni igrayut ochen' vazhnuyu rol' v formirovanii struktury mezhzvezdnogo gaza. Naryadu s opisannymi osobennostyami dlya nih harakterno neteplovoe radioizluchenie so stepennym spektrom, vyzvannoe relyativistskimi elektronami, uskoryaemymi kak v processe vzryva sverhnovoi, tak i pozzhe pul'sarom, obychno ostayushimsya posle vzryva. T., svyazannye so vzryvami novyh zvezd, maly, slaby i nedolgovechny.

Drugoi tip T., sozdannyh udarnymi volnami svyazan so zvezdnym vetrom ot zvezd tipa Vol'fa-Raie. Eti zvezdy harakterizuyutsya ochen' moshnym zvezdnym vetrom s potokom massy v god i skorost'yu istecheniya km/s. Oni sozdayut T. razmerom v neskol'ko pk s yarkimi voloknami (ris. 2). V otlichie ot ostatkov vspyshek sverhnovyh zvezd radioizluchenie etih T. imeet teplovuyu prirodu. Vremya zhizni takih T. ogranicheno prodolzhitel'nost'yu prebyvaniya zvezd v stadii zvezdy Vol'fa-Raie i i blizko k 10⁵ let (sm. Evolyuciya zvezd).

Analogichny po sv-vam T. vokrug naibolee yarkih goryachih zvezd spektral'nogo klassa O - zvezd Of, takzhe obladayushih sil'nym zvezdnym vetrom. Ot T., svyazannyh so zvezdami Vol'fa-Raie, oni otlichayutsya men'shei yarkost'yu, b'ol'shimi razmerami i, vidimo, bol'shei prodolzhitel'nost'yu zhizni.

Nablyudeniya v rentg. diapazone pokazali, chto sushestvuyut T., obrazovannye, po-vidimomu, sovokupnym deistviem zvezdnogo vetra i vzryvov mnogih desyatkov sverhnovyh zvezd v associaciyah zvezd spektral'nyh klassov O,B (sm. Obolochki-giganty). Oni "vydkvayut" osn. chast' gaza iz oblasti diametrom 100-200 pk vokrug associacii. Ostavshiisya v oblasti gaz nizkoi plotnosti, nagretyi do temp-ry v nesk. mln. gradusov, udaetsya nablyudat' tol'ko v rentg. luchah. Vokrug takih "puzyrei" v mezhzvezdnoi srede imeyutsya slabye voloknistye T. s malymi skorostyami rasshireniya.

Udarnye volny men'shih skorostei voznikayut v oblastyah mezhzvezdnoi sredy, v k-ryh proishodit zvezdoobrazovanie. Oni privodyat k nagrevu gaza do soten i tysyach K, vozbuzhdeniyu molekulyarnyh urovnei, chastichnomu razrusheniyu molekul, nagrevu pyli. Takie udarnye volny vidny v vide vytyanutyh T., svetyashihsya preimushestvenno v IK-diapazone. Ryad takih T. obnaruzhen, naprimer, v ochage zvezdoobrazovaniya, svyazannom s tumannost'yu Oriona.

Lit.:
Aller L., Atomy, zvezdy i tumannosti, per. s angl., M., 1976; Bok B., Bok P., Mlechnyi put', per. s angl., M., 1978; Rozhkovskii D.A., Kurchakov A.V., Katalog otrazhatel'nyh tumannostei, A.-A., 1968 (Tr. Astrofiz. in-ta AN Kazah. SSR, t. 11); Havtasi D.Sh., Atlas galakticheskih temnyh tumannostei, Tb., 1960; Martynov D.Ya., Kurs obshei astrofiziki, 3 izd., M., 1979, sm. takzhe lit. pri st. Mezhzvezdnyi gaz, Planetarnye tumannosti, Ostatki vspyshek sverhnovyh, Zony HII.

(N.G. Bochkarev)