Галактические туманности, каталоги и свечение

Туманности (межзвездные облака) бывают различных типов. Не вызывает сомнения их огромное значение для современной астрономии. Они наблюдаются в различных частях неба как светлые пятнышки неправильных очертаний, похожие на клочья светящегося тумана.

Каталоги туманностей. Астрономы уже давно стали составлять каталоги туманностей. Один из самых знаменитых каталогов был издан французским астрономом Шарлем Мессье (1730-1817) в 1781 г. Он содержит более 100 объектов. По иронии судьбы Мессье абсолютно не интересовался туманностями: он был «ловцом» комет и составил свой каталог туманных объектов для того, чтобы не путать их с возможными новыми кометами. В конце XIX в. датский астроном Йоган Дрейер (1852-1926) составил обширный каталог, основанный на наблюдениях Уильяма Гершеля и его сына Джона (1792-1871). Этот труд известен под названием «Новый генеральный каталог» (NGC). Номера NGC и М (Мессье) используются и в наши дни.

Мессье вносил в каталог всевозможные туманные объекты, от звездных скоплений до газовых туманностей и таких систем, как спиральная туманность Андромеды (М 31), являющихся, как теперь известно, галактиками. Сейчас термин «туманность» применяют исключительно к облакам газа и пыли.

Галактические туманности бывают двух основных типов: эмиссионные и отражательные. Объекты обоих типов встречаются не только в нашей Галактике, но и в других галактиках. Так называемая туманность Тарантул, или 30 Золотой Рыбы (по каталогу Дрейера — NGC 2070), находится в Большом Магеллановом Облаке; она намного больше туманности Ориона М 42, самой знаменитой из принадлежащих нашей Галактике галактических туманностей. Главной составляющей всех туманностей является водород, самый распространенный элемент во Вселенной. Но в туманностях, кроме того, очень много пыли, которая и поглощает свет звезд. Внутри некоторых туманностей находятся объекты, которые нельзя увидеть, но можно сфотографировать в инфракрасном диапазоне спектра; один из лучших примеров-объект Беклина в туманности Ориона.

Туманности огромны, но состоят они из очень разреженного вещества. Плотность газа в них во много миллионов раз меньше плотности воздуха, которым мы дышим. Подсчитано, что керн диаметром 2,5 см, взятый сквозь всю туманность Ориона, будет весить не более, чем одна маленькая монета.

Газовые туманности распределены по небу неравномерно. Они встречаются в областях населения I типа. В галактиках такие области располагаются в главной плоскости или в спиральных ветвях. Области населения II типа находятся близ ядра галактик. Плоскость нашей Галактики, наблюдаемую с Земли, называют Млечным Путем; там находится большинство туманностей. На диаграмме показана область Млечного Пути (галактическая широта 0°), туманности обозначены кружочками (темными-отражательные туманности, светлыми - эмиссионные). Отчетливо виден характер распределения туманностей

Эмиссионная туманность излучает свет, характерный для вещества, из которого она состоит, если ее подходящим образом освещает звезда. Звезда класса W, О или В способна вызвать ионизацию атомов водорода на расстояниях примерно поперечник 30 световых лет, а расстояние до нее-более 3000 световых лет. Если температура звезд, связанных с туманностью, слишком низка, туманность не имеет собственного излучения

Эмиссионная туманность Трехраздельная в созвездии Стрельца (М 20, или NGC 6514). Ее поперечник 30 световых лет, а расстояние до нее-более 3000 световых лет

Самая значительная галактическая туманность в Стрельце, М 8 (NGC 6523), называется туманностью Лагуна. Описанная Джоном Флемстидом в 1680 г., она имеет интегральную звездную величину, равную 6,0, и поэтому ее легко увидеть в телескоп. М 8- плотная туманность, содержащая в центральной области ЮМО4 атомов/см3. Она лежит на расстоянии примерно 4850 световых лет от Земли. С ней связано рассеянное звездное скопление NGC 6530. М 8 содержит немало переменных типа Т Тельца, а также несколько темных глобул (каждая диаметром около 1 светового года). В М 8 обнаружены также вспыхивающие звезды; она является источником радиоизлучения

Свечение туманностей. Свечение туманности зависит от наличия звезд, близких к ней или находящихся в ней. Если звезды очень горячие, то водород в туманности ионизуется и вследствие этого начинает светиться. Когда-то думали, что некоторые спектральные линии в излучении туманностей указывают на присутствие в них каких-то неизвестных элементов, но впоследствии было установлено, что эти линии принадлежат обычным элементам, но возникают в весьма специфических условиях туманности. Если звезды не гак горячи, туманность светится только за счет отражения звездного света. Если же «подходящих» звезд нет, туманность остается темной, и заметить ее можно лишь благодаря тому, что она не пропускает свет находящихся за ней звезд. Наблюдениям в небольшой телескоп доступны разнообразные галактические туманности, однако следует отметить, что эффектную расцветку туманностей, показанную на рисунках, нельзя различить при визуальных наблюдениях: туманности слишком слабы, чтобы глаз мог воспринять их окраску.

Вальтер Бааде (1893-1960) предложил классификацию, согласно которой наша Галактика (и другие галактики) состоит из подсистем, имеющих различное пространственное распределение и звездный состав; он назвал их галактическими населениями I и II типов. В областях населения I типа очень много межзвездного вещества, а самые яркие звезды-горячие и белые. В областях населения II типа межзвездное вещество в значительной степени израсходовано на образование звезд, а самые яркие звезды — красйые гиганты. Такие звезды далеко продвинулись по своему эволюционному пути, поэтому объекты населения II типа, по-видимому, являются относительно старыми. Газовые туманности встречаются в областях населения I типа, а значит, по космическим меркам, эти объекты, вероятно, молоды.

Темная туманность (А) заслоняет свет звезд, находящихся на большем расстоянии от Земли. Лучший пример подобной туманности - Угольный Мешок (Б) в созвездии Южного Креста. Свет более далеких звезд до нас совершенно не доходит, он поглощается твердыми частицами в туманности (а не межзвездным газом).

Яркая гуманность (А) светит отраженным светом «удачно» расположенной звезды. Пример отражательной туманности - туманность в скоплении Плеяды (Б) в созвездии Тельца. Такие туманности обычно содержат много пыли

Туманность Конская Голова в созвездии Ориона находится рядом с £ Ориона. Эта темная туманность, похожая на голову шахматного коня, является частью обширной темной туманности под номером NGC 2024. Этот снимок получен на Маунт-Паломарской обсерватории

Яркая туманность Ориона, расположенная к югу от Пояса Ориона. Ее свечение обусловлено в основном кратной звездой Ориона, находящейся на той стороне туманности, которая обращена к Земле. Если бы этой звезды не существовало, туманность была бы такой же темной, как туманность Конская Голова

Образование звезд. Наиболее важная особенность областей Галактики с звездным населением I типа состоит в том, что в них, по-видимому, происходит образование звезд, так как вещество в туманностях менее разрежено. В среднем в 1 см3 межзвездного пространства содержится один атом вещества; в туманностях вещество плотнее, хотя также очень разрежено.

Такие объекты, как туманность Ориона, туманность Лагуна и туманность Трехраздельная, действительно являются местами образования звезд. То же относится к галактическим туманностям в других системах, например в Большом Магеллановом Облаке, и к туманностям, наблюдаемым в спиральной галактике Андромеды. Вполне возможно, что темные пятнышки в туманностях, так называемые глобулы,-это зародыши звезд.

Туманности содержат также много нестационарных звезд, меняющих свой блеск. Их называют переменными типа Т Тельца и считают звездами на ранних стадиях существования, продолжающими сжиматься и эволюционировать к главной последовательности. У некоторых звезд наблюдалось увеличение светимости даже за время в несколько лет; скорее всего это обусловлено тем, что эти звезды сбросили свои первоначальные пылевые оболочки. Яркость одной из таких звезд, FU Ориона, значительно возросла в 1936 г., и, должно быть, это одна из самых молодых среди известных нам звезд.