Как называется ярчайшая туманность на звездном небе. Типы туманностей
Содержание статьи
ТУМАННОСТИ. Раньше астрономы называли так любые небесные объекты, неподвижные относительно звезд, имеющие, в отличие от них, диффузный, размытый вид, как у маленького облачка (употребляемый в астрономии для «туманности» латинский термин nebula означает «облако»). Со временем выяснилось, что некоторые из них, например, туманность в Орионе, состоят из межзвездного газа и пыли и принадлежат нашей Галактике . Другие, «белые» туманности, как в Андромеде и в Треугольнике, оказались гигантскими звездными системами, подобными Галактике. Здесь речь пойдет о газовых туманностях.
До середины 19 в. астрономы считали, что все туманности – это далекие скопления звезд. Но в 1860, впервые использовав спектроскоп, У.Хёггинс показал, что некоторые туманности газовые. Когда сквозь спектроскоп проходит свет обычной звезды, наблюдается непрерывный спектр, в котором представлены все цвета от фиолетового до красного; в некоторых местах спектра звезды имеются узкие темные линии поглощения, но заметить их довольно трудно – они видны лишь на качественных фотографиях спектров. Поэтому при наблюдении глазом спектр звездного скопления выглядит как непрерывная цветная полоса. Спектр излучения разреженного газа, напротив, состоит из отдельных ярких линий, между которыми практически нет света. Как раз это и увидел Хёггинс при наблюдении некоторых туманностей через спектроскоп. Более поздние наблюдения подтвердили, что многие туманности действительно являются облаками горячего газа. Часто астрономы называют «туманностями» и темные диффузные объекты – тоже облака межзвездного газа, но холодные.
Типы туманностей.
Туманности разделяют на следующие основные типы: диффузные туманности, или области H II, такие, как Туманность Ориона; отражательные туманности, как туманность Меропы в Плеядах; темные туманности, как Угольный Мешок, которые обычно связаны с молекулярными облаками; остатки сверхновых, как туманность Сеть в Лебеде; планетарные туманности, как Кольцо в Лире.
Диффузные туманности.
Широко известные примеры диффузных туманностей – это Туманность Ориона на зимнем небе, а также Лагуна и Тройная (Трехраздельная) – на летнем. Темные линии, рассекающие Тройную туманность на части, – это холодные пылевые облака, лежащие перед ней. Расстояние до этой туманности ок. 2200 св. лет, а ее диаметр чуть менее 2 св. лет. Масса этой туманности в 100 раз больше солнечной. Некоторые диффузные туманности, например Лагуна 30 Золотой Рыбы и Туманность Ориона, значительно крупнее и массивнее.
В отличие от звезд газовые туманности не имеют собственного источника энергии; они светятся только в том случае, если внутри них или рядом находятся горячие звезды с температурой поверхности 20 000–40 000° С. Эти звезды испускают ультрафиолетовое излучение, которое поглощается газом туманности и переизлучается им в форме видимого света. Пропущенный через спектроскоп, этот свет расщепляется на характерные линии излучения различных элементов газа.
Отражательные туманности.
Отражательная туманность образуется, когда облако с рассеивающими свет пылинками освещается расположенной рядом звездой, температура которой не так высока, чтобы заставить светиться газ. Небольшие отражательные туманности иногда видны рядом с формирующимися звездами.
Темные туманности.
Темные туманности – это облака, состоящие в основном из газа и отчасти из пыли (в соотношении по массе ~ 100:1). В оптическом диапазоне они закрывают от нас центр Галактики и видны как черные пятна вдоль всего Млечного Пути, например, Большой Провал в Лебеде. Но в инфракрасном и радиодиапазонах эти туманности излучают довольно активно. В некоторых из них сейчас формируются звезды. Плотность газа в них значительно выше, чем в межоблачном пространстве, а температура ниже, от - 260 до - 220° С. В основном они состоят из молекулярного водорода, но обнаружены в них и другие молекулы вплоть до молекул аминокислот.
Остатки сверхновых.
Когда состарившаяся звезда взрывается, ее внешние слои сбрасываются со скоростью ок. 10 000 км/с. Это быстро летящее вещество, подобно бульдозеру, сгребает перед собой межзвездный газ, и вместе они образуют структуру, подобную туманности Сеть в Лебеде. При столкновении движущееся и неподвижное вещества нагреваются в мощной ударной волне и светятся без дополнительных источников энергии. Температура газа при этом достигает сотен тысяч градусов, и он становится источником рентгеновского излучения. Кроме того, в ударной волне усиливается межзвездное магнитное поле, а заряженные частицы – протоны и электроны – ускоряются до энергий гораздо выше энергии теплового движения. Движение этих быстрых заряженных частиц в магнитном поле вызывает излучение в радиодиапазоне, называемое нетепловым.
Самый интересный остаток сверхновой – это Крабовидная туманность. В ней выброшенный сверхновой газ еще не смешался с межзвездным веществом.
В 1054 была видна вспышка звезды в созвездии Тельца. Восстановленная по китайским летописям картина вспышки показывает, что это был взрыв сверхновой звезды, которая в максимуме достигла светимости в 100 млн. раз выше солнечной. Крабовидная туманность находится как раз на месте той вспышки. Измерив угловые размер и скорость расширения туманности и поделив одно на другое, рассчитали, когда это расширение началось, – почти точно получился 1054 год. Сомнений нет: Крабовидная туманность – остаток сверхновой.
В спектре этой туманности каждая линия раздвоена. Ясно, что один компонент линии, сдвинутый в голубую сторону, приходит от приближающейся к нам части оболочки, а другой, сдвинутый в красную сторону, – от удаляющейся. По формуле Доплера вычислили скорость расширения (1200 км/с) и, сравнив ее со скоростью углового расширения, определили расстояние до Крабовидной туманности: ок. 3300 св. лет.
Крабовидная туманность имеет сложное строение: ее внешняя волокнистая часть излучает отдельные эмиссионные линии, характерные для горячего газа; внутри этой оболочки заключено аморфное тело, излучение которого имеет непрерывный спектр и сильно поляризовано. Кроме того, оттуда исходит мощное нетепловое радиоизлучение. Это можно объяснить только тем, что внутри туманности быстрые электроны движутся в магнитном поле, испуская при этом синхротронное излучение в широком диапазоне спектра – от радио до рентгеновского. Долгие годы загадочным оставался источник быстрых электронов в Крабовидной туманности, пока в 1968 не удалось обнаружить в ее центре быстро вращающуюся нейтронную звезду – пульсар, остаток взорвавшейся примерно 950 лет назад массивной звезды. Совершая 30 оборотов в секунду и обладая огромным магнитным полем, нейтронная звезда выбрасывает в окружающую туманность потоки быстрых электронов, ответственных за наблюдаемое излучение.
Оказалось, что механизм синхротронного излучения весьма распространен среди активных астрономических объектов. В нашей Галактике можно указать немало остатков сверхновых, излучающих в результате движения электронов в магнитном поле, например, мощный радиоисточник Кассиопея А, с которым в оптическом диапазоне связана расширяющаяся волокнистая оболочка. Из ядра гигантской эллиптической галактики М 87 выбрасывается тонкая струя горячей плазмы с магнитным полем, излучающая во всех диапазонах спектра. Неясно, связаны ли активные процессы в ядрах радиогалактик и квазаров со сверхновыми, но физические процессы излучения в них весьма схожи.
Планетарные туманности.
Простейшие галактические туманности – это планетарные. Их открыто около двух тысяч, а всего в Галактике их ок. 20 000. Они концентрируются в галактическом диске, но не тяготеют, как диффузные туманности, к спиральным рукавам.
При наблюдении в небольшой телескоп планетарные туманности выглядят размытыми дисками без особых деталей и поэтому напоминают планеты. У многих из них вблизи центра видна голубая горячая звезда; типичный пример – туманность Кольцо в Лире. Как и у диффузных туманностей, источником их свечения служит ультрафиолетовое излучение звезды, находящейся внутри.
Спектральный анализ.
Чтобы проанализировать спектральный состав излучения туманности, часто используют бесщелевой спектрограф. В простейшем случае вблизи фокуса телескопа помещают вогнутую линзу, превращающую сходящийся пучок света в параллельный. Его направляют на призму или дифракционную решетку, расщепляющую пучок в спектр, а затем выпуклой линзой фокусируют свет на фотопластинке, получая при этом не одно изображение объекта, а несколько – по числу линий излучения в его спектре. Однако изображение центральной звезды при этом растягивается в линию, поскольку у нее непрерывный спектр.
В спектрах газовых туманностей представлены линии всех важнейших элементов: водорода, гелия, азота, кислорода, неона, серы и аргона. Причем, как и везде во Вселенной, водорода и гелия оказывается гораздо больше остальных.
Возбуждение атомов водорода и гелия в туманности происходит не так, как в лабораторной газоразрядной трубке, где поток быстрых электронов, бомбардируя атомы, переводит их в более высокое энергетическое состояние, после чего атом возвращается в нормальное состояние, излучая свет . В туманности нет таких энергичных электронов, которые могли бы своим ударом возбудить атом, т.е. «забросить» его электроны на более высокие орбиты. В туманности происходит «фотоионизация» атомов ультрафиолетовым излучением центральной звезды, т.е. энергии пришедшего кванта достаточно, чтобы вообще оторвать электрон от атома и пустить его в «свободный полет» . В среднем проходит 10 лет, пока свободный электрон встретится с ионом, и они вновь объединятся (рекомбинируют) в нейтральный атом, выделив энергию связи в виде квантов света. Рекомбинационные линии излучения наблюдаются в радио-, оптическом и инфракрасном диапазонах спектра.
Наиболее сильные линии излучения у планетарных туманностей принадлежат атомам кислорода, потерявшим один или два электрона, а также азоту, аргону, сере и неону. Причем они излучают такие линии, которые никогда не наблюдаются в их лабораторных спектрах, а появляются только в условиях, характерных для туманностей. Эти линии называют «запрещенными». Дело в том, что атом обычно находится в возбужденном состоянии менее миллионной доли секунды, а затем переходит в нормальное состояние, излучая квант. Однако существуют некоторые уровни энергии, между которыми атом совершает переходы очень «неохотно», оставаясь в возбужденном состоянии секунды, минуты и даже часы. За это время в условиях относительно плотного лабораторного газа атом обязательно сталкивается со свободным электроном, который изменяет его энергию, и переход исключается. Но в крайне разреженной туманности возбужденный атом долго не сталкивается с другими частицами, и, наконец, совершается «запрещенный» переход. Именно поэтому впервые обнаружили запрещенные линии не физики в лабораториях, а астрономы, наблюдая туманности. Поскольку в лабораторных спектрах этих линий не было, некоторое время даже считалось, что они принадлежат неизвестному на Земле элементу. Его хотели назвать «небулий», но недоразумение вскоре прояснилось. Эти линии видны в спектрах как планетарных, так и диффузных туманностей. В спектрах таких туманностей есть и слабое непрерывное излучение, возникающее при рекомбинации электронов с ионами.
На спектрограммах туманностей, полученных со щелевым спектрографом, линии часто выглядят изломанными и расщепленными. Это – эффект Доплера, указывающий на относительное движение частей туманности. Планетарные туманности обычно расширяются радиально от центральной звезды со скоростью 20–40 км/с. Оболочки сверхновых расширяются гораздо быстрее, возбуждая перед собой ударную волну. У диффузных туманностей вместо общего расширения обычно наблюдается турбулентное (хаотическое) движение отдельных частей.
Важная особенность некоторых планетарных туманностей – стратификация их монохроматического излучения. Например, излучение однократно ионизованного атомарного кислорода (потерявшего один электрон) наблюдается в обширной области, на большом расстоянии от центральной звезды, а двукратно ионизованные (т.е. потерявшие два электрона) кислород и неон видны лишь во внутренней части туманности, тогда как четырехкратно ионизованный неон или кислород заметны лишь в центральной ее части. Этот факт объясняется тем, что необходимые для более сильной ионизации атомов энергичные фотоны не достигают внешних областей туманности, а поглощаются газом уже недалеко от звезды.
По химическому составу планетарные туманности весьма разнообразны: элементы, синтезированные в недрах звезды, у некоторых из них оказались подмешанными к веществу сброшенной оболочки, а у других – нет. Еще сложнее состав остатков сверхновых: сброшенное звездой вещество в значительной степени смешано с межзвездным газом и, кроме того, разные фрагменты одного остатка иногда имеют различный химический состав (как у Кассиопеи А). Вероятно, это вещество выбрасывается с различных глубин звезды, что дает возможность проверять теорию эволюции звезд и взрыва сверхновых.
Происхождение туманностей.
Диффузные и планетарные туманности имеют совершенно разное происхождение. Диффузные всегда находятся в областях звездообразования – как правило, в спиральных рукавах галактик. Обычно они связаны с крупными и холодными газопылевыми облаками, в которых формируются звезды. Яркая диффузная туманность – это небольшой кусочек такого облака, разогретый родившейся поблизости горячей массивной звездой. Поскольку такие звезды формируются нечасто, диффузные туманности далеко не всегда сопровождают холодные облака. Например, в Орионе есть такие звезды, поэтому есть несколько диффузных туманностей, но они крошечные по сравнению с невидимым для глаза темным облаком, занимающим почти все созвездие Ориона. В небольшой области звездообразования в Тельце нет ярких горячих звезд, и поэтому нет заметных диффузных туманностей (есть лишь несколько слабых туманностей вблизи активных молодых звезд типа Т Тельца).
Планетарные туманности – это оболочки, сброшенные звездами на заключительном этапе их эволюции. Нормальная звезда светит за счет протекающих в ее ядре термоядерных реакций, превращающих водород в гелий. Но когда запасы водорода в ядре звезды истощаются, с ней происходят быстрые перемены: гелиевое ядро сжимается, оболочка расширяется, и звезда превращается в красный гигант. Обычно это переменные звезды типа Миры Кита или OH/IR с огромными пульсирующими оболочками . В конце концов они сбрасывают внешние части своих оболочек. Лишенная оболочки внутренняя часть звезды имеет очень высокую температуру, иногда выше 100 000° C. Она постепенно сжимается и превращается в белый карлик, лишенный ядерного источника энергии и медленно остывающий. Таким образом, планетарные туманности выбрасываются их центральными звездами, тогда как диффузные туманности типа Туманности Ориона – это вещество, которое осталось неиспользованным в процессе формирования звезд.
Туманности — гигантские межзвёздные облака, имеющие в своём составе газы, пыль, плазму. Облака выделяются в окружающей среде либо поглощаемостью света, либо его излучением.
Самые красивые туманности
В созвездии Орион находится Облако Ориона. Это обширнейшая область, включающая в себя множество различного типа туманностей, крупнейшие из которых — Конская Голова и Петля Бернарда.
От Земли до этого уникального объекта 1344 световых года, а для полёта по её поперечнику свету потребуется 33 года. Это гигантское космическое облако – один из самых известных и притягательных объектов. Особенно хорошо его наблюдать в зимнее время, когда Орион проходит по северной части горизонта. С десятикратным увеличением уже можно распознать яркое вытянутое пятно. Если увеличение более сильное, пятно представляется дугой натянутого лука, более яркое в центре и тускнеющее к концам.
Конская голова.
Это тёмная туманность, именуемая ещё «Голова Лошади». Красное свечение, вызванное ионизацией водорода, служит прекрасным фоном для тёмного пятна характерной формы.
Плотные слои пыли активно поглощают свет, и от этого туманность имеет тёмные тона. Газы, вырывающиеся из туманности, летят в магнитном поле большой силы.
В основание Конской Головы яркие пятна – это формирующиеся звёзды.
Орёл.
Данная туманность окружает рассеянное звёздное скопление и расположена в созвездие Змеи.
В 1995 году с помощью телескопа «Хаббл» были получены снимки высокого качества, позволившие детально рассмотреть интересный объект.
В нём выделяются уникальные области: «Столпы Творения», «Фея», «Орлиные Яйца».
При рассмотрении через телескоп чётко видны звёзды, заключённые в плевру туманности. Она имеет форму расправленных крыльев орла.
Это ближайшая к нам большая галактика, имеющая, по сравнению с нашей, в своём составе звёзд в 3 – 5 раз больше. больше нашей галактики в 2,6 раза, и со скоростью 300 км/сек летит прямо на нашу галактику. Примерно через 5 миллиардов лет бедный Млечный Путь и Андромеда столкнутся.
Разновидности туманностей
Газовых туманностей выявляют линии всех главных элементов. Это водород, гелий, азот, кислород, аргон, сера, неон. Как и везде во всей Вселенной, превалируют два первых элемента.
Классификация туманностей производится по критериям излучения или поглощения света. Исходя из этого, они могут быть тёмными и светлыми. Тёмные туманности в космосе поглощают световые излучения источников, которые находятся за ними, и поэтому мы их видим. рассмотрим их основные виды:
Светлые обладают способностью самостоятельного излучения света.
Тёмные. Данный тип представляет из себя плотные облака, состоящие из пыли и газа, непрозрачной из-за поглощения ею света. Часто фоном им служат светлые туманности. Иногда такое тёмное облако можно увидеть и на фоне нашей галактики. Пример тому – туманность «Угольный Мешок». В полупрозрачных областях этих объектов просматриваются структуры, похожие на волокна. Это объясняется присутствием магнитных полей, возникающих от электрических зарядов частичек пыли. Вещество в таком случае движется вдоль магнитных линий.
Отражательные. Такие туманности подсвечиваются звёздами. Основные объекты этого типа располагаются возле плоскости Млечного Пути. Иногда они находятся выше этой плоскости, и звёзды галактики подсвечивают их. Отражательную туманность «Ангел» можно отыскать в 300 парсеках над плоскостью нашей галактики. Некоторые представители таких туманностей могут походить на , имея в головной части переменную звезду. Но размеры таких образований не превышают сотых долей парсека.
Ионизированные излучением. Такие туманности получаются, если участок межзвёздного газа мощно ионизирован излучением звезды или иного источника. Чаще такими участками становятся облака ионизированного водорода. Если облако состоит из углерода, то он может быть ионизирован светом центральных звёзд. Возможно возникновение туманностей этого типа и вокруг сильного рентгеновского источника. Активные ядра галактик, да и тоже могут стать такими источниками.
Планетарные. Звезда-гигант, сбрасывая свою оболочку, может образовать планетарную туманность. Формы туманностей более разнообразны: они могут иметь вытянутую, струйную, структуру или быть похожими на кольцо. Такие образования недолговечны и невелики. Яркими представителями их являются объекты «Кошачий Глаз» и «Песочные Часы».
Остатки звёзд. Очень яркие туманности получаются после взрывов звёзд и носят имя остатков вспышек сверхновых. Они достаточно важны при формировании структуры газа межзвёздного пространства. Если же взрывается новая звезда, то создающаяся при этом туманность недолговечна и слаба, а также невелика по размерам. Известнейшая Крабовидная туманность – типичный и прекрасный представитель этого класса.
Вокруг звезды Вольфа-Райе можно наблюдать туманность, именуемую «Шлем Тора».
Смотрящие из глубин космоса загадочные объекты давным-давно привлекали людей, наблюдающих за небом и его фантастическими объектами. В ту пору, когда телескопы ещё не были изобретены, под космическими туманностями подразумевались протяжённые образования, имевшие размытые и неясные очертания. Под эти необычные характеристики попадали и Галактики. Но постепенно, со временем, ученые стали дифференцировать эти понятия.
Что представляют собой красочные объекты космоса
Туманность – не что иное, как скопление частичек пыли и газа. Они могут излучать свет или поглощать его, иметь правильные формы или причудливо изгибаться в космическом пространстве, создавая несимметричные фигуры фантастического вида.
Еще древнегреческий ученый Гиппарх в своем каталоге отметил наличие в ночном небе нескольких туманных объектов. Его коллега Птолемей пополнил список еще пятью туманностями. В XVII веке Галилей изобрел телескоп и с его помощью смог увидеть туманности Ориона и Андромеды. С тех пор по мере совершенствования телескопов и других приборов начались новые открытия в космическом пространстве. А туманности отнесли к отдельному классу звездных объектов.
Со временем известных туманностей стало очень много. Они начали мешать ученым и астрономам в поисках новых объектов. В конце XVIII века, изучая определенные объекты – кометы, Шарль Мессье составил «каталог диффузных неподвижных объектов», которые были похожи на кометы. Но из-за отсутствия достаточной технической поддержки в этот каталог вошли как туманности, так и галактики вместе с шаровыми звездными скоплениями.Так же, как совершенствовались телескопы, развивалась и сама астрономия. Понятие «туманность» обретало все новые краски и постоянно уточнялось. Некоторые виды туманностей идентифицировали в звездные скопления, некоторые отнесли к поглощающим, а в 20-х годах прошлого века Хаббл смог установить природу туманностей и выделить области галактик.
Какие виды туманностей существуют
Первоначальный принцип, по которому квалифицируют туманности, заключается в поглощении или рассеивании (излучении) ими света. Данный критерий делит туманности на светлые и темные. Излучение светлых зависит от их происхождения. А источники энергии, которые возбуждают их излучение, зависят от собственной природы. Очень часто в туманности могут действовать не один, а два механизма излучения. Темные можно увидеть только благодаря поглощению расположенных за ними источников излучения.
Но если первый принцип классификации точный, то второй (деление туманностей на пылевые и газовые), является условным принципом. Каждая туманность содержит пыль и газ. Это деление обусловлено разными механизмами излучения и способами наблюдения. Наличие пыли лучше всего наблюдается при процессе поглощения излучения темными туманностями, которые размещены за источниками. Собственное излучение газовых компонентов туманности просматривается при ее ионизации ультрафиолетом или при нагревании межзвездной среды.
Современная классификация туманных объектов представлена следующим образом.
ДИФФУЗНЫЕ. Наблюдаются в спиральных рукавах формирующихся Галактик и представляют собой консистенцию после образования звезд. Туманности диффузного происхождения имеют неправильные причудливые очертания, а располагаются в спиралеобразных рукавах галактик. Поглощают ультрафиолетовое излучение, поступающее от горячей звезды, и сами распространяют его в пространство. Сильную яркость туманностям придают формирующиеся рядом звезды.
ОТРАЖАЮЩИЕ. По создаваемому световому эффекту объекты схожи с диффузными, но излучение от звезды не поглощают, а всего лишь его отражают. Это газово-пылевые облака, подсвеченные звездами. Если звезды расположены в межзвездном облаке или возле него, но не сильно горячи, чтобы уменьшить вокруг себя количество водорода, то главным источником оптического излучения самой туманности становится рассеиваемый межзвездной пылью свет звезд. Яркий пример подобного явления находится вокруг звезд Плеяды.
ТЕМНЫЕ. Являются мощным источником радиоволнового и инфракрасного излучения, но входящие в их состав пылевые частицы поглощают свет и не отражают его, из-за чего увидеть эти черные объекты на ночном небосклоне можно, только если рядом находится «подсвеченная» туманность или яркая рождающаяся звезда. Темная туманность представлена в виде плотного, чаще всего молекулярного облака межзвездной пыли и газа. Чаще всего темные туманности видны на фоне светлых. Крайне редко ученые замечают их на фоне Млечного Пути. Их называют гигантскими глобулами.
СВЕРХНОВЫЕ. Появляются, как остаточное образование после взрыва старой большой звезды. Та скидывает оболочку и превращается в белый карлик. А образующееся вокруг нее облако постепенно расширяется и затем рассеивается в пространстве. Одним из лучших примеров остатка сверхновой звезды можно назвать Крабовидную туманность в созвездии Тельца. Она освещена пульсаром, который был образован сверхновой звездой.
ПЛАНЕТАРНЫЕ. Эти туманности – самые распространенные, созданные истекающими верхними слоями атмосфер звезд. Только в Млечном Пути их насчитывается более 20 тыс. Стареющие красные гиганты, умирая, оставляют после себя облако, образующееся в результате процессов ядерного синтеза в ядре планеты. Впервые их открыл в XVII веке Гершель, а назвал так из-за внешнего сходства с дисками планет. Но не все планетарные туманности представляют форму диска, некоторые имеют округлую форму кольца. Внутри таких туманностей наблюдается тонкого типа структура в виде спиралей, струй и мелких глобул.
По аналогии с земными образами ученые подобрали туманностям необычные названия.
Крабовидная туманность
Образовалась в результате взрыва сверхновой звезды. Имеет волокнистую структуру, окрашена в самые разнообразные цвета. Неправильная форма туманности создает ощущение, как будто на ночном небе живет гигантский краб, который вот-вот отправится в свое неспешное путешествие по Вселенной. Относится к классу диффузных образований и находится в созвездии Тельца. Располагается на расстоянии от Земли в 6500 световых лет. Обладает размером в поперечнике – 11 световых лет.
В центре туманности ученые обнаружили пульсар, являющийся нейтронной звездой. Диаметр этого космического тела равен всего 35 км. Звезда выбрасывает в космическое пространство ионизированные и нейтральные газы, которые подсвечивают небесного Краба. Интересно то, что эту небесную красоту можно наблюдать, воспользовавшись биноклем. И, тем более, детально рассмотреть «облако» можно через телескопы. Туманность была открыта Джоном Бевисом в 1731 году.
Туманность Кошачий глаз
Туманность получила свое необычное название за причудливый рисунок, напоминающий зрачок кошачьего глаза и радужную оболочку вокруг него. Межзвездное вещество ограничено «обручем», не позволяющим ему расплываться в межзвездном пространстве. Расположено облако в созвездии Дракона . При тщательном и долгом рассмотрении можно увидеть дугообразные всполохи и выбросы в туманности. Она «вьется» витиеватыми узорами и вызывает у наблюдателя смешанные ощущения. Взгляд «кошки» обладает странной притягательной силой.
В центре Кошачьего глаза расположена двойная звезда. Но по поводу ее двойственности еще ведутся споры ученых. Примерно 1000 лет назад большое космическое тело потеряло свою оболочку, которая стала рассеиваться в пространстве. Туманность можно наблюдать жителям Северного полушария. Ученые предполагают, что видимое растяжение туманности с 2-х сторон приведет к разрыву в этих точках, и тогда процесс рассеивания межзвездного вещества резко ускорится. Кошачий глаз был открыт в 1786 году Уильямом Гершелем.
Туманность Ориона
Представляет собой скопление ионизированного водорода. Облако подсвечивается 4 звездами, расположенными в центре туманности. Находится от Земли на расстоянии примерно 1344 световых лет, а в поперечнике составляет 33 световых года. Этот космический объект был открыт ученым Фабри де Пейреск Никола-Клодом 26 июля 1610 года. Его нетрудно заметить на ночном небосклоне, направив взгляд на область чуть ниже пояса Ориона (он представляет собой 3 звезды, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга). При более детальном рассмотрении можно заметить, что межзвездное вещество в туманности окрашено в пурпурные и зеленоватые оттенки.
Туманность Бумеранг
Это образование нередко путают с другой планетарной туманностью – NGC 40 – за их внешнюю схожесть. Скопление межзвездных газов находится в созвездии Центавра. Это – одно из самых холодных мест Вселенной, температура на нем достигает -272 С. Расположена она на расстоянии 5000 световых лет от Земли. Облако газа имеет биполярную форму, напоминающую форму бумеранга и распространяется от звезды с огромной скоростью – 600 000 км/ч. Снимок, на котором можно более детально рассмотреть строение туманности, был сделан в 1998 году. Это – протопланетарная туманность, которая в будущем преобразуется в планетарную.
Туманность Крылья бабочки
Планетарная туманность, удаленная на 2100 световых лет, проживает в Змееносце, а по кажущейся величине достигает 14.7. Ее также называют Бабочкой Минковского, в честь Рудольфа Минковского, нашедшего ее в 1947 году. Это примечательный и запоминающейся своей формой объект: две доли материала выделяются из звезды-предшественника. Скорость этих струй – миллион км/ч. Звезда в центре – двойная система, представленная белым карликом и приближенным спутником. Это прекрасный пример биполярной планетарной туманности, с течением времени размер туманности расширяется. Вычисление скорости показывает, что звездная вспышка, ставшая причиной создания «крыльев», произошла 1200 лет назад
Туманность Шлем Тора
Эмиссионная туманность, отдаленная на 11960 световых лет, проживает в Большом Псе и простирается на 30 световых лет. Свое название получила, потому что форма и расположение пузырей и нитей похожи на шлем норвежского бога Тора. Ищите туманность в 8 градусах северо-восточнее Сириуса (ярчайшая в небе). В центре туманности расположена звезда WR 7. Интересно, что все части Шлема обладают различной скоростью расширения (10-30 км/с). Из-за этого и возраст ее достигает 78500-236000 лет. За необычным Шлемом Тора нужно наблюдать в 10-дюймовый телескоп, чтобы уловить дуги в центральном участке. Красивый объект, расположенный в Большом Псе, отдален на 15000 световых лет, а вытягивается на 30 световых лет. Структура шлема сформировалась под действием ветра центральной звезды, бушующего в молекулярном облаке.
Загадочные и мистические, яркие и все время меняющиеся туманности являются не только результатом быстрого роста, жизни и умирания звезд, но и способом изучения космических зон, имеющих колоссальные размеры в целые тысячи световых лет. На такие красивые явления нельзя не обращать внимания. Через 5 млрд. лет Солнце превратится в красный гигант, затем произойдет вспышка, и выброшенные газы образуют вокруг светила планетарную туманность. Но наблюдать ее придется потомкам людей, которые, возможно, в это время будут жить на другой планете, пригодной для жизни человечества.
Их роль в развитии космического пространства огромна: именно в недрах туманностей зарождаются звезды. Туманности состоят из двух компонентов – газа и пыли. Газ имеет доисторическое происхождение, т.е. он сформировался на заре возникновения Вселенной, именно в это время образовались водород и гелий – основные составляющие первых звезд. Более тяжелые элементы появились позже, когда начали происходить вспышки звезд и выбросы в межзвездную среду.
Пыль, входящая в состав туманностей, состоит из смеси углерода в разных стадиях сцепления и силикатов, также имеются следы и других органических веществ. Газ – это в основном водород.
В принципе, туманности представляют собой области с уплотненной под влиянием гравитации межзвездной средой, в которой сформировались облака. Увеличиваясь в размерах, они притянули к себе часть материи из окружающей среды. Иногда эти облака становятся видимыми из-за того, что относительно молодые звезды, входящие в их состав, возбуждают атомы. В результате туманность приобретает яркость.
Классификация туманностей
В небе много туманностей. Их делят на три типа: эмиссионные туманности, светлые (они светятся отраженным светом) и темные. За основу такого деления берется внешний вид туманностей и явления, характерные для них. Эмиссионные туманности – яркие, так как атомы возбуждаются под действием ультрафиолетового излучения близлежащих молодых звезд. Сами туманности также превращаются в источник радиации.
Светлые туманности не излучают радиацию, а отражают свет ближайших звезд. Классический пример светлой туманности – голубоватая туманность, окружающая рассеянное звездное скопление Плеяд. Темные туманности представляют собой плотную концентрацию пыли, активно поглощающую свет. Они становятся видимыми лишь при условии нахождения за ними источника блеска.
Многие туманности легко различимы, иногда даже невооруженным глазом. Вполне достаточно воспользоваться биноклем или небольшим любительским телескопом. Такие туманности зафиксированы в известном каталоге Мессье. Этот французский астроном составил его во второй половине XVIII в..
Самая яркая туманность нашего полушария – туманность Ориона, в каталоге она имеет обозначение М42. Пожалуй, это первый небесный объект, на который любители неба нацеливают свои астрономические инструменты длинными зимними ночами.
Есть и много других очень красивых туманностей. Вот несколько примеров.
Туманность в созвездии Стрельца
Туманность Лагуна, М8, расположена в созвездии Стрельца. В этой области небесного свода находится много туманностей. Это очень “заселенный” район Млечного Пути, здесь много газовых облаков.
М8 находится рядом с рассеянным звездным скоплением – такое сочетание встречается нередко. Как уже отмечалось, туманности являются зонами звездообразования и часто внутри них или рядом располагаются скопления молодых и ярких звезд. Уже при помощи небольшого бинокля можно рассмотреть некоторые детали М8, а используя более мощный бинокль, - увидеть характерные особенности, например темную полосу внутри облака.
В рассеянном звездном скоплении NGC 6530 видны примерно 40 звезд, звездная величина которых от 8 до 13. Их свет возбуждает атомы туманности, в результате она становится видимой.
В М8 имеются и глобулы Бока, темные зоны, диаметр которых равен десяткам тысяч а.е. Расстояние до М8 составляет 3000-4000 световых лет. В созвездии Стрельца находится и М20, типичная эмиссионная туманность. Имеется в виду туманность Трифида (“разделенная на три части”). Название отражает ее форму.
Эта туманность была открыта астрономом Ле Жантилем в 1750 г., но ее первое описание появилось только в 1764г. Это сделал Мессье. Уильям Гершель определил три линии, которые делят эту туманность на три треугольных сектора. С помощью бинокля можно увидеть самую блестящую часть туманности. Она смотрится как круглое пятно диаметром до 10’. Существование темных зон, которые делят облако на три части, связано с присутствием в его составе пыли и холодных газов.
Расстояние до М20 составляет примерно 3200 световых лет. В созвездии Стрельца, в середине Млечного Пути, находится и туманность М24, наблюдаемая невооруженным глазом. Она была открыта раньше, еще до того, как Мессье внес ее в свой каталог. Этот астроном полагал, что ее диаметр составляет около 1,5°.
Туманность Орел в созвездии Змеи
М16, туманность Орел, была открыта Де Шезо в 1746 г. Мессье зафиксировал ее через два года. Эта туманность располагается на границе созвездий Щита и Змеи. Внутри ее имеется темная область, которая вытягивается от северной к центральной части облака.
Звездное скопление насчитывает несколько десятков звезд, некоторые из них очень слабые, красного цвета. Звездная величина самых ярких звезд составляет от 8 до 11, они относятся к спектральным классам О и В, т.е. это классические горячие и молодые звезды. М16 – это эмиссионная туманность, но в ней присутствует и элемент отражательной туманности. Расстояние до нее составляет от 5000 до 11 000 световых лет, в среднем около 7500.
Планетарные туманности
Кроме диффузных, существуют и планетарные туманности. Их название связанно с тем, что в начале наблюдатели часто путали их с планетами, так как они имеют круглую форму.
Эти туманности образуются из эмиссий газовой оболочки звезд на более поздних стадиях их эволюции.
Наиболее известная планетарная туманность М57 расположена в созвездии Лиры. Ее сложно идентифицировать из-за слабой поверхностной освещенности. Есть и туманность М27 – Гантель, она находится в созвездии Лисицы. Эта туманность была открыта Мессье в 1764 г. Он, наблюдая за ней в телескоп, определил овальную форму образования. В небольших любительских телескопах эта туманность предстает в форме “песочных часов”. М27 расположена на расстоянии 500-1000 световых лет от Земли. Ее диаметр по максимуму составляет около 2,5 светового года
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.
