<< 8. Prostranstvo mezhdu zvezdami | Oglavlenie | 10. Molekulyarnye oblaka >>

Krugovorot veshestva v Galaktike

Dva osnovnyh naseleniya, dve formy veshestva izvestny nam seichas v Galaktike: zvezdy i mezhzvezdnaya gazopylevaya sreda. Oni nahodyatsya v postoyannom vzaimodeistvii, postoyanno obmenivayutsya veshestvom i energiei. Bol'shaya chast' sovremennoi astrofiziki tak ili inache posvyashena izucheniyu imenno etih processov. Odnako v nachale XX veka o svyazi mezhdu zvezdami i mezhzvezdnym veshestvom bylo izvestno eshe ochen' malo.

V 1916 g. E. Barnard obnaruzhil rasshiryayushuyusya tumannuyu obolochku, kotoraya obrazovalas' vokrug Novoi zvezdy, vspyhnuvshei v sozvezdii Perseya v 1901 g. Eto otkrytie stalo odnim iz pervyh ukazanii na vozmozhnost' obmena veshestvom mezhdu zvezdami i mezhzvezdnoi sredoi. A poskol'ku primerno v te zhe gody Dzh. Dzhine razrabotal teoriyu gravitacionnoi neustoichivosti razrezhennoi sredy i obrazovaniya iz nee zvezd, to poyavilis' predposylki dlya obobshayushih vzglyadov na krugovorot kosmicheskoi materii.

V 1921 g. nemeckii fizik V. Nernst (1864-1941) v lekcii "Vselennaya v svete sovremennyh issledovanii", prochitannoi im v Berlinskoi akademii, postavil vopros o tom, vozmozhno li opredelennoe kvazistacionarnoe sostoyanie Galaktiki, pri kotorom v processe razrusheniya odnih zvezd vysvobozhdaetsya stol'ko zhe veshestva, skol'ko ego tratitsya na formirovanie drugih, obrazuyushihsya v eto zhe vremya?

Razumeetsya, nyneshnie astronomy otvetyat na takoi vopros otricatel'no, ibo horosho izvestno, chto iz krugovorota veshestva v Galaktike postoyanno vypadayut nerazrushayushiesya ostatki zvezdnoi evolyucii: belye karliki, neitronnye zvezdy, chernye dyry(?), a takzhe ob'ekty subzvezdnoi massy, naprimer, planety. Da i himicheskaya evolyuciya Galaktiki vsledstvie termoyadernyh reakcii idet v odnom napravlenii - ot prostyh elementov k slozhnym. Poetomu stacionarnoe sostoyanie Galaktiki v celom nedostizhimo.

Odnako, esli sformulirovat' tot zhe vopros po otnosheniyu tol'ko k mezhzvezdnoi srede, to ne isklyucheno, chto ona uzhe dlitel'noe vremya prebyvaet v kvazistacionarnom sostoyanii. Deistvitel'no, sushestvuyut ukazaniya na to, chto umen'shenie massy gaza v processe zvezdoobrazovaniya i izmenenie ego himicheskogo sostava v rezul'tate vybrosa tyazhelyh elementov proevolyucionirovavshimi zvezdami pochti v tochnosti kompensiruetsya akkreciei na Galaktiku chistogo vodorodo-gelievogo mezhgalakticheskogo gaza. Veroyatno, imenno poetomu v techenie poslednih neskol'kih milliardov let zvezdy v Galaktike obrazuyutsya pochti v postoyannom tempe i s neizmennym himicheskim sostavom. Davaite poznakomimsya s etimi processami podrobnee. V tom, chto v mezhzvezdnoi srede podderzhivaetsya otnositel'nyi balans veshestva, nas ubedit prostoi raschet. Vsya sovokupnost' nablyudatel'nyh dannyh ukazyvaet, chto polnaya massa mezhzvezdnoi sredy v Galaktike sostavlyaet okolo 8 10⁹ M. V to zhe vremya, kak my znaem, ezhegodno v zvezdy prevrashaetsya okolo 4 M diffuznogo veshestva. Rashoduya mezhzvezdnuyu sredu s takoi skorost'yu, Galaktika polnost'yu lishilas' by ee za 2 mlrd let. No vozrast nashei zvezdnoi sistemy nikak ne men'she, chem 10 mlrd let. Znachit, libo zapasy mezhzvezdnoi sredy stremitel'no podhodyat k koncu (a v eto trudno poverit', poskol'ku vokrug nas mnogo podobnyh galaktik), libo imeyutsya istochniki ee popolneniya.

Takie istochniki deistvitel'no sushestvuyut. Raschety evolyucii odinochnyh zvezd pokazyvayut, chto zvezdy s nachal'noi massoi menee 9 M v konce evolyucii prevrashayutsya v belye karliki s massoi men'she chandrasekarovskogo predela (1,4 M). Tochnee govorya, v belye karliki prevrashayutsya proevolyucionirovavshie yadra zvezd, lishennye vodoroda i v znachitel'noi stepeni - geliya. U zvezd s nachal'nymi massami 1, 5 i 9 M massy yader sostavlyayut, sootvetstvenno, 0,6; 0,85 i 1,1 M. Ostal'noe veshestvo, t. e. bogatye vodorodom obolochki zvezd sbrasyvayutsya imi na stadii krasnogo giganta v vide moshnogo zvezdnogo vetra i nekotoroe vremya nablyudayutsya kak planetarnye tumannosti. Kak vidno iz tabl. 9.1, eto odin iz vazhneishih istochnikov postupleniya gaza v mezhzvezdnuyu sredu.

Massa vybroshennogo veshestva ot vzryva Novoi nevelika - desyatitysyachnye doli massy Solnca, i nesmotrya na to, chto v Galaktike ezhegodno vspyhivaet bolee 100 Novyh, vse vmeste oni vybrasyvayut v prostranstvo sravnitel'no nebol'shoe kolichestvo gaza. Nemnogo gaza postavlyayut i Sverhnovye, no eto ochen' cennyi gaz: on obogashen produktami yadernogo sinteza - tyazhelymi elementami, iz kotoryh formiruyutsya tverdye pylinki, asteroidy, planety i zhivoe veshestvo na nih.

Istochniki veshestva	Temp poteri veshestva, M v god	Kolichestvo v Galaktike	Obshaya poterya massy, M v god
Zvezdy tipa Vol'fa - Raie	3 10-5	103	0,03
Vspyhivayushie zvezdy	10-12	1011	0,1
Zvezdy tipa T Tel'ca	10-8	106	0,01
Zvezdy tipa U Bliznecov	2 l0-9	107	0,02
Zvezdy spektral'nogo tipa: O,V	2 10-6	105	0,2
M I	4 10-6	2 104	0,08
M II	4 10-7	4 105	0,16
M III	10-8	106	0,01
Planetarnye tumannosti	10-5	3 104	0,3
Novye (odna vspyshka)	10-4	100 v god	0,01
Sverhnovye (odna vspyshka)	0,5	1 v 30 let	0,02
Akkreciya iz mezhgalakticheskogo prostranstva	-	-	0,2 - 1 (?)

Tablica 9.1. Istochniki mezhzvezdnogo veshestva.

Zvezdy glavnoi posledovatel'nosti, voobshe govorya, neohotno rasstayutsya so svoim veshestvom. Primer tomu Solnce, kotoroe v vide solnechnogo vetra ezhegodno teryaet okolo 10^-13 M. Odnako podobnye Solncu zvezdy-karliki "berut chislom": ih ezhegodnyi vklad v mezhzvezdnuyu sredu vpolne zameten. Goryachie massivnye zvezdy spektral'nyh klassov O i V na glavnoi posledovatel'nosti teryayut gaz ochen' intensivno, no ih v Galaktike sravnitel'no nemnogo, poetomu ih summarnyi vklad dovol'no skromen.

Priblizhayas' k koncu evolyucii, vse zvezdy stanovyatsya aktivnymi postavshikami gaza. Naibolee massivnye iz nih prevrashayutsya v zvezdy tipa Vol'fa - Raie (M >~ 25 M); ih moshnyi zvezdnyi veter razvivaet skorost' bolee 2000 km/s. Zvezdy men'shih mass intensivno teryayut veshestvo na stadii krasnogo giganta ili sverhgiganta (spektral'nye klassy MIII - MI), a takzhe v period sbrosa obolochki v vide planetarnoi tumannosti.

Poslednyaya stroka v tabl. 9.1 trebuet poyasneniya. Vopros o tom, yavlyaetsya li Galaktika "zakrytoi" sistemoi, t. e. sohranyaetsya li v nei veshestvo, ili zhe proishodit ego obmen s okruzhayushim mezhgalakticheskim prostranstvom, s drugimi zvezdnymi sistemami, imeet bol'shoe, vozmozhno, reshayushee znachenie dlya sovremennogo processa zvezdoobrazovaniya.

Zametim, chto polnost'yu zakrytoi sistemoi Galaktika v principe byt' ne mozhet: ne govorya uzhe o potere izlucheniya, ona postoyanno dolzhna teryat' zvezdy. Na etom nastaivayut zakony statisticheskoi mehaniki. Oni ukazyvayut, chto v lyuboi sisteme vzaimodeistvuyushih chastic v rezul'tate sluchainogo obmena energiei mezhdu nimi proishodit process ispareniya: molekuly vody pokidayut stakan, a zvezdy vremya ot vremeni pokidayut zvezdnoe skoplenie. Chem bol'she vody v stakane, tem dol'she ona isparyaetsya. Chem krupnee zvezdnoe skoplenie, tem dol'she ono zhivet. Nebol'shoe rasseyannoe skoplenie "isparyaetsya" za vremya ~10⁸ let, a krupnye galaktiki, kak predskazyvayut raschety, budut uderzhivat' svoi zvezdy ~10¹⁵ let.

Srednii temp "ispareniya" zvezd iz nashei Galaktiki, veroyatno, ne prevyshaet 1 zvezdy za 1000 let. Dlya balansa veshestva eto mizernaya velichina i o nei mozhno zabyt'. Inoe delo - mezhzvezdnyi gaz. V krupnyh galaktikah, podobnyh nashei, gaza ostalos' nemnogo: 2-5 % ot polnoi massy galaktiki, a inogda i togo men'she. Poetomu dazhe nebol'shoi ottok ili pritok gaza iz mezhgalakticheskogo prostranstva mogut sushestvenno povliyat' na ego kolichestvo v galaktike, na ego himicheskii sostav i skorost' zvezdoobrazovaniya. Chto zhe izvestno ob obmene gazom mezhdu Galaktikoi i okruzhayushim prostranstvom?

V 1963 g., nablyudaya v linii 21 sm, radioastronomy obnaruzhili vysoko nad ploskost'yu Galaktiki oblaka neitral'nogo vodoroda, kotorye dvizhutsya dovol'no haotichno i s bol'shimi skorostyami (~200 km/s). Ih tak i nazvali - vysokoskorostnye oblaka. Po nebu oni raspredeleny ne sovsem odnorodno, a koncentriruyutsya vdol' neskol'kih dug; na odnoi iz nih lezhat bogatye gazom Magellanovy Oblaka. Vpolne veroyatno, chto chast' gaza poteryana etimi blizkimi galaktikami v rezul'tate prilivnogo vzaimodeistviya s nashei zvezdnoi sistemoi [35]. Vozmozhno takzhe, chto chast' oblakov svyazana s ostyvayushim koronal'nym gazom galakticheskogo galo: v takom sluchae eto ne postoronnee veshestvo, a lish' odna iz cepochek krugovorota veshestva v Galaktike. Nakonec ne isklyucheno, chto oblaka svyazany s potokom mezhgalakticheskogo veshestva.

Kak by tam ni bylo, bol'shinstvo vysokoskorostnyh oblakov imeet otricatel'nye luchevye skorosti, t. e. oni priblizhayutsya k central'nym oblastyam Galaktiki. I hotya rasstoyaniya do nih opredelyayutsya s ochen' bol'shoi neodnoznachnost'yu, vse zhe mozhno ocenit', chto potok gaza, prinosimyi etimi oblakami k disku Galaktiki, postavlyaet okolo 1 M v god. Esli eto postoronnii gaz, prihodyashii v nashu zvezdnuyu sistemu izvne, to za neskol'ko milliardov let on mozhet polnost'yu obnovit' mezhzvezdnuyu sredu Galaktiki. Vazhno, chto mezhgalakticheskii gaz dolzhen byt' lishen tyazhelyh elementov, poskol'ku do sih por ne uchastvoval v processe zvezdnoi evolyucii. Poetomu, nesmotrya na nepreryvnyi sintez tyazhelyh elementov v Galaktike, pritok chistogo mezhgalakticheskogo gaza, kak my uzhe govorili, mozhet podderzhivat' neizmennym himicheskii sostav mezhzvezdnogo gaza i obrazuyushihsya iz nego molodyh zvezd.

Chtoby ponyat', pochemu eto tak vazhno, poznakomimsya nemnogo podrobnee s himicheskoi evolyuciei Galaktiki. Eshe v nachale 60-h godov astronomy sformulirovali stavshuyu teper' klassicheskoi "problemu G-karlikov". Sut' ee v tom, chto esli priderzhivat'sya prostoi modeli himicheskoi evolyucii veshestva i schitat', chto vse tyazhelye elementy rozhdeny zvezdami predydushih pokolenii, to okazhetsya, chto po sravneniyu s etoi model'yu v Galaktike udivitel'no malo staryh malometallichnyh zvezd. Spektral'nyi klass G zdes' vydelen tol'ko potomu, chto vremya evolyucii etih i bolee holodnyh zvezd glavnoi posledovatel'nosti prevyshaet vozrast Galaktiki, i mozhno schitat', chto vse oni sohranilis' pochti bez izmeneniya s momenta svoego rozhdeniya.

Ris. 9.1. Shotlandskii astronom M. Torner namekaet svoim shutochnym risunkom na to, chto istochnik himicheskih elementov molodyh zvezd ne sovsem yasen astronomam.

Tak vot, v Galaktike, po sushestvu, otsutstvuet pervoe pokolenie zvezd, kotoroe rodilos' iz chistogo vodorodo-gelievogo gaza i vybrosilo v mezhzvezdnoe prostranstvo pervye porcii tyazhelyh elementov (sm. ris. 9.1). Po analogii s Naseleniem I (zvezdy diska Galaktiki) i Naseleniem II (zvezdy galo) eti pervye, ne soderzhashie tyazhelyh elementov zvezdy, seichas uslovno nazyvayut Naseleniem III. No poka sushestvuet lish' "problema Naseleniya III", poskol'ku samih ego predstavitelei ne naideno.

Seichas v mezhzvezdnoi srede i v atmosfere molodyh zvezd na 100 atomov vodoroda prihoditsya okolo 9 atomov geliya i 0,13 atoma vseh prochih bolee slozhnyh himicheskih elementov (astronomy po tradicii nazyvayut ih tyazhelymi). Priblizitel'no takov zhe i himicheskii sostav Solnca. U bolee staryh zvezd tyazhelyh elementov men'she. Ih udel'noe kolichestvo nazyvayut metallichnost'yu zvezdy i vyrazhayut v vide desyatichnogo logarifma po otnosheniyu k Solncu. Naprimer, zapis' [Fe/H] = -1 oznachaet, chto udel'noe soderzhanie zheleza v atmosfere dannoi zvezdy v desyat' raz nizhe, chem v atmosfere Solnca. V pervom priblizhenii soderzhanie drugih tyazhelyh elementov obychno proporcional'no soderzhaniyu zheleza; hotya pri detal'nom issledovanii obnaruzhivayutsya otkloneniya ot prostoi proporcii, pozvolyayushie sudit' ob istochnike tyazhelyh elementov. No seichas my etogo kasat'sya ne budem.

Izvestno nemalo zvezd, u kotoryh soderzhanie tyazhelyh elementov v 100-200 raz men'she solnechnogo, t. e. u nih [Fe/H] = -(2 - 2,3). No menee metallichnye zvezdy pochti ne vstrechayutsya. Sredi karlikov rekordsmenom yavlyaetsya G 64-12, u kotorogo [Fe/H] = -3,5. A absolyutnyi rekordsmen - gigant CD - 38 245 imeet [Fe/H] = -4,5. Odnako zvezd, voobshe ne soderzhashih tyazhelyh elementov, naiti poka ne udalos'.

Ris. 9.2. Himicheskaya evolyuciya Galaktiki i Bol'shogo Magellanova Oblaka. Velichina [Fe/H] - logarifm soderzhaniya zheleza po otnosheniyu k ego soderzhaniyu u Solnca. Sharovye skopleniya Galaktiki raspredeleny v shirokom diapazone metallichnosti i imeyut dovol'no neopredelennyi vozrast. Liniei pokazano izmenenie srednego himicheskogo sostava zvezd Galaktiki, a tochkami - dannye dlya individual'nyh zvezdnyh skoplenii BMO. Treugol'nik - sovremennoe znachenie metallichnosti BMO.

Chtoby priblizit'sya k razgadke problemy G-karlikov i ponyat', pochemu ne naideno Naselenie III, poprobovali prosledit' izmenenie himicheskogo sostava zvezd Galaktiki so vremenem. Udobnee vsego eto delat' ne po otdel'nym zvezdam, vozrast kotoryh opredelyaetsya s bol'shim trudom, a po zvezdnym skopleniyam - sharovym i rasseyannym, dlya kotoryh raspredelenie zvezd na diagramme Gercshprunga - Ressela sluzhit horoshim indikatorom vozrasta (ris. 9.2). Glyadya na poluchennuyu zavisimost', astronomy prishli v nedoumenie: okazalos', chto v pervuyu polovinu zhizni Galaktiki kolichestvo tyazhelyh elementov v mezhzvezdnom gaze lineino uvelichivalos' so vremenem, no zatem etot rost priostanovilsya. Himicheskii sostav obrazuyushihsya seichas zvezd pochti takoi zhe, kak u Solnca, kotoromu uzhe okolo 5 mlrd let.

No, s drugoi storony, v Galaktike postoyanno vzryvayutsya sverhnovye zvezdy i vybrasyvayut v mezhzvezdnoe prostranstvo svezhie porcii tyazhelyh elementov. Pochemu zhe himicheskii sostav mezhzvezdnoi sredy pochti ne izmenilsya za poslednie 5 mlrd let? V poiskah otveta na etot vopros astronomy zadumalis' ob istochnikah "chistogo" gaza, kotoryi mog by "razbavlyat'" mezhzvezdnuyu sredu i podderzhivat' ee himicheskii sostav na postoyannom urovne. I eto mozhet byt' ne tol'ko akkreciya mezhgalakticheskogo gaza, no i, naprimer, zvezdnyi veter ot ochen' staryh zvezd, pochti lishennyh (Naselenie II) ili sovsem lishennyh (Naselenie III) tyazhelyh elementov. K tomu zhe, kak my videli, pritok gaza v Galaktiku trebuetsya i dlya podderzhaniya sravnitel'no vysokogo tempa zvezdoobrazovaniya pri otnositel'no nevysokom kolichestve mezhzvezdnoi sredy. Voznikaet iskushenie schitat' pritok gaza v Galaktiku faktom i na ego osnove ob'yasnit' otmechennye paradoksy teorii zvezdoobrazovaniya.

No ne budem toropit'sya: ne isklyucheno, chto vysokoskorostnye oblaka, padayushie na ploskost' Galaktiki, sformirovalis' iz ee sobstvennogo veshestva. Podobno tomu, kak goryachie oblasti solnechnoi atmosfery, nevidimye dlya glaza, podnimayutsya vysoko nad poverhnost'yu svetila, a zatem, ostyvaya, padayut obratno v vide plotnyh i yarkih protuberancev, tak i v Galaktike "fontany" goryachego ionizovannogo gaza mogut vzmyvat' nad ee ploskost'yu i, ostyvaya, vozvrashat'sya k nei v vide oblakov neitral'nogo vodoroda. Istochnikami goryachego gaza v dannom sluchae yavlyayutsya te zhe Sverhnovye. Vpolne veroyatno, chto chast' etogo goryachego gaza voobshe pokidaet Galaktiku. Po analogii so zvezdnym vetrom eto yavlenie nazyvayut galakticheskim vetrom. Dovol'no detal'nye raschety prodelannye v 1986 g. D. Breitshverdtom s sotrudnikami i uchityvayushie vzaimodeistvie gaza s kosmicheskimi luchami i magnitnym polem, pokazali, chto intensivnost' galakticheskogo vetra dolzhna sostavlyat' 0,3 M v god. Eto znachenie blizko k nablyudaemoi skorosti akkrecii vodorodnyh oblakov na galakticheskuyu ploskost'. Poetomu tochno skazat', kakov real'nyi balans veshestva v sisteme Galaktika - vnegalakticheskaya sreda poka nevozmozhno.

Voobshe govorya, sushestvuyut sposoby ustanovit' sovremennye istochniki mezhzvezdnogo gaza po "otpechatkam pal'cev", t. e. po soderzhaniyu v nem nekotoryh malostabil'nyh elementov, skazhem, deiteriya (D) i litiya (Li). Eti elementy ohotno vstupayut v termoyadernye reakcii v nedrah dazhe samyh holodnyh zvezd. Poetomu gaz, vybroshennyi zvezdami, dolzhen byt' obednen deiteriem i litiem, a mezhgalakticheskii ili dogalakticheskii gaz - net.

V sovremennoi mezhzvezdnoi srede otnositel'noe soderzhanie deiteriya (D/H) sostavlyaet 5 10^-6. No s chem ego sravnivat'? Kak uznat' soderzhanie deiteriya v drevnei mezhzvezdnoi srede? Issledovanie atmosfer staryh zvezd zdes' uzhe ne pomozhet: deiterii mog tam chastichno vygoret'. Gde zhe tot "seif", v kotoryi davnym-davno byl sdan na hranenie kusochek mezhzvezdnoi sredy? Skoree vsego eto komety i atmosfery planet-gigantov. V samoe blizhaishee vremya budet proveden ih pryamoi himicheskii analiz i vopros proyasnitsya. No i distancionnoe "prosvechivanie" uzhe koe-chto dalo: v pervichnom veshestve Solnechnoi sistemy (t. e. v mezhzvezdnoi srede pyatimilliardnoletnei davnosti) soderzhanie deiteriya bylo D/H = 2 10^-5. Esli eti izmereniya bezoshibochny, to soderzhanie deiteriya v mezhzvezdnoi srede so vremenem padaet. Znachit, veshestvo ispytyvaet pererabotku vnutri zvezd (eto dopolnitel'no podtverzhdaetsya i nizkim otnosheniem ⁶Li / ⁷Li). Sledovatel'no, osnovnym istochnikom mezhzvezdnoi sredy yavlyayutsya zvezdy, a ne mezhgalakticheskoe prostranstvo.

Ris. 9.3. Balans mezhzvezdnoi sredy v Galaktike.

Deistvitel'no, esli prosummirovat' vse chisla v pravom stolbce tabl. 9.1 za isklyucheniem poslednego, svyazannogo s vnegalakticheskim potokom, to okazhetsya, chto zvezdy vybrasyvayut v mezhzvezdnuyu sredu okolo 1 M v god. Konechno, znachenie etoi velichiny eshe ne raz budet utochnyat'sya astronomami v budushem, no, veroyatno, poryadok ego sohranitsya. Blizost' etoi velichiny k sovremennomu tempu zvezdoobrazovaniya v Galaktike (3 - 4 M/god), razumeetsya, ne sluchaina. Ne isklyucheno, chto oni ochen' blizki drug k drugu, i chastota rozhdeniya zvezd v nashu epohu v osnovnom opredelyaetsya tem, skol'ko veshestva teryayut zvezdy predydushih pokolenii (ris. 9.3).

Zakanchivaya glavu o krugovorote veshestva v Galaktike, stoit nemnogo rasskazat' o mezhzvezdnoi pyli. Hotya mikroskopicheskie tverdye chasticy sostavlyayut ~0,03% ot massy Galaktiki, ih rol' v evolyucii ee veshestva ochen' velika. Dostatochno skazat', chto IK svetimost' pyli sostavlyaet 1,5 10¹⁰ L, to est' 30% ot polnoi svetimosti zvezd Galaktiki. Obladaya bol'shoi sposobnost'yu k izlucheniyu, pyl' yavlyaetsya glavnym ohladitelem mezhzvezdnoi sredy, a znachit, samym neposredstvennym obrazom sposobstvuet zvezdoobrazovaniyu.

Po temperature pylinki mozhno razdelit' na tri tipa. Osnovnaya massa pyli yavlyaetsya holodnoi (T = 15 - 25 K); ona zapolnyaet ves' disk Galaktiki, koncentriruetsya v krupnyh molekulyarnyh oblakah i nagrevaetsya lish' rasseyannym izlucheniem vseh zvezd. Eta komponenta vnosit 37% v IK svetimost' pyli. V ochagah zvezdoobrazovaniya nahoditsya teplaya pyl' (T = 30 - 40 K), kotoraya nagrevaetsya ot sosedstva s goryachimi O- i, v men'shei stepeni, V-zvezdami. S etoi pyl'yu svyazana polovina IK izlucheniya Galaktiki. Ono registriruetsya s pomosh'yu orbital'nyh teleskopov v diapazone l < 100 mkm i sluzhit horoshim indikatorom oblastei zvezdoobrazovaniya.

I nakonec, goryachaya pyl' (T = 250-500 K) v nebol'shom kolichestve obnaruzhivaet sebya v protyazhennyh atmosferah zvezd-gigantov spektral'nogo klassa M. Ih eshe nazyvayut OH / IR-zvezdami, poskol'ku melkie uplotneniya v okolozvezdnyh obolochkah proyavlyayut sebya kak istochniki mazernogo izlucheniya molekuly ON, a goryachaya pyl' delaet zvezdu moshnym IK istochnikom (IR = Infra Red). V obolochki zvezd-gigantov pyl' popadaet ne sluchaino - ona tam rozhdaetsya i lish' zatem vybrasyvaetsya v mezhzvezdnuyu sredu. Svoi vklad v proizvodstvo pyli vnosyat i nekotorye drugie ob'ekty Galaktiki (tabl. 9.2).

Istochniki pyli	Intensivnost' postupleniya, 10-3 M/god
Krasnye giganty	3
Vzryvy novyh	0,4 - 4
Vzryvy sverhnovyh	3
Protozvezdy	< 0,3
Planetarnye tumannosti	0,4
Zvezdy tipa Vol'fa - Raie	~ 0,01
Vsego	~ 10-2 M/god

Tablica 9.2. Osnovnye istochniki pyli i intensivnost' ee postupleniya v mezhzvezdnuyu sredu Galaktiki.

O fizicheskoi prirode mezhzvezdnyh pylinok sushestvuyut samye protivorechivye predpolozheniya [45]. V 30-e gody schitalos', chto eto zheleznye chasticy. Zatem dolgie gody gospodstvovala ideya niderlandskogo astronoma van de Hyulsta o ledyanyh chasticah, smerzshihsya iz smesi molekul H₂O, N₂, SN₄, NH₃ neposredstvenno v mezhzvezdnom prostranstve. Zametim, chto v to vremya ni odna iz etih molekul v mezhzvezdnoi srede obnaruzhena ne byla, no seichas bol'shinstvo iz nih naideno.

V 50-e gody astronomy obratili vnimanie na atmosfery holodnyh zvezd kak istochnik pylevyh chastic, i angliiskie teoretiki F. Hoil i N. Vikramasing predlozhili model' grafitovyh pylinok, obrazuyushihsya v atmosferah uglerodnyh zvezd i pod deistviem luchevogo davleniya vyletayushih v mezhzvezdnoe prostranstvo. A v nachale 70-h godov dannye IK nablyudenii stimulirovali poyavlenie novyh modelei pylinok, naprimer, silikatnoi modeli, v kotoroi glavnym komponentom pylinki yavlyaetsya karbid kremniya. Predpolagalis' i drugie modeli, chasto ves'ma ekzoticheskie. Naprimer, v konce 70-h godov Hoil i Vikramasing razrabatyvali biologicheskuyu model' pylinok, soglasno kotoroi eto vysushennye odnokletochnye organizmy - bakterii, ne poteryavshie svoei zhiznesposobnosti. Pravda, eta teoriya, kak i voobshe ideya panspermii - kosmicheskogo proishozhdeniya zhizni, imeet malo storonnikov.

Seichas astrofiziki pol'zuyutsya neskol'kimi modelyami pylinok, kotorye ponemnogu modificiruyutsya, chtoby ob'yasnit' novye nablyudatel'nye dannye. "Ledyanaya" model' operiruet s chasticami dvuh sortov. Bolee krupnye iz nih (0,1 - 0,2 mkm) svoei formoi napominayut karandashi; oni imeyut silikatnoe yadro i ledyanuyu obolochku. Melkie metallicheskie vkrapleniya, zasoryayushie led, pridayut pylinkam paramagnitnye svoistva i zastavlyayut ih orientirovat'sya v mezhzvezdnom magnitnom pole. Takie pylinki sposobny ob'yasnit' pogloshenie i polyarizaciyu sveta zvezd v vidimoi i IK oblastyah spektra. No chtoby ob'yasnit' pogloshenie v UF diapazone, prihoditsya vvodit' v model' pylinki inogo sorta - melkie (< 0,01 mkm) sfericheskie chasticy iz grafita ili silikatov. Takih chastic dolzhno byt' v tysyachu raz bol'she, chem krupnyh.

Laboratornye opyty s silikatnymi chasticami pokazali, chto posle mnogokratnogo namerzaniya i ispareniya ledyanoi shuby pod deistviem oblucheniya na poverhnosti chastic ostaetsya neletuchei organicheskii osadok ("zheltoe veshestvo"), kotoryi s nekotoroi natyazhkoi mozhno schitat' predbiologicheskim substratom. Veroyatno, vse kosmicheskie pylinki pokryty zheltym veshestvom, a te, chto nahodyatsya v holodnyh molekulyarnyh oblakah - eshe i ledyanoi shuboi.

V drugih modelyah chasticy pyli predstavlyayutsya v vide smesi okislov MgO, SiO, CaO, FeO ili v vide krupnyh molekul policiklicheskih aromaticheskih uglevodorodov (PAU). No my eti modeli opisyvat' ne budem, tak kak oni menee populyarny, chem pervaya, hotya i ob'yasnyayut dovol'no tochno nekotorye nablyudaemye svoistva kosmicheskoi pyli. S tochki zreniya processov zvezdoobrazovaniya, kotorym posvyashena eta kniga, nam dostatochno znat', chto pylinki horosho ekraniruyut UF izluchenie zvezd, ne propuskaya ego vnutr' plotnyh oblakov; chto oni effektivno izluchayut i ne zaderzhivayut IK kvanty, sposobstvuya etim ohlazhdeniyu mezhzvezdnoi sredy; chto oni uchastvuyut v himicheskom krugovorote Galaktiki, a ih poverhnost' yavlyaetsya prekrasnym katalizatorom dlya formirovaniya molekul iz atomov; i nakonec, chto pri temperature v neskol'ko tysyach Kel'vinov pylinki isparyayutsya.

---

<< 8. Prostranstvo mezhdu zvezdami | Oglavlenie | 10. Molekulyarnye oblaka >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: Protozvezdy - zvezdoobrazovanie Publikacii so slovami: Protozvezdy - zvezdoobrazovanie
Sm. takzhe: IC 348 i Barnard 3 M16: stolpy sozidaniya Vybrosy iz protozvezd v Zmee CG4: globula i galaktika NGC 604: gigantskie zvezdnye yasli NGC 7714: vspyshka zvezdoobrazovaniya posle stolknoveniya galaktik Tumannost' Konus ot teleskopa imeni Habbla Vse publikacii na tu zhe temu >>