Але крім газу в міжзоряному середовищі в невеликій кількості (близько 1% по масі) є дрібні тверді частки — порошини розмірами близько 1 мкм і менше, що поглинають світло далеких зірок. Тому-то холодна хмара і здається темним «провалом у небесах». Детальне вивчення Молочного Шляху показало, що дуже часто такі «провали» зустрічаються в областях зіркоутворення, подібні туманності Оріона.
У 1946 р. американський астроном Барт Бік знайшов на тлі світлих туманностей NGC 2237 у Єдинорогу і NGC 6611 у Щиті маленькі чорні плями, що назвав глобулами. Розмір їх від 0,01 до 1 пк. Вони послабляють світло лежачих за ними зірок у десятки і сотні разів. Це значить, що речовина глобул у тисячі разів щільніше навколишнього їхнього газу. Їхня маса оцінюється в межах від 0,01 до 100 мас Сонця.
Після відкриття глобул з'явилося переконання, що стискальні хмари дозоряної матерії вже знайдені, що вони-то і є безпосередніми попередниками зірок. Але незабаром стала очевидної поспішність такого висновку.
Рис.3. Області зіркоутворення в туманності NCG 6611 (сузір'я Щита).
Справа в тім, що оптичні телескопи не дають повного уявлення про міжзоряне середовище: з їх допомогою ми бачимо лише гарячі хмари, нагріті масивними зірками (як туманність Оріона), чи маленькі темні глобули на світлому тлі. І ті й інші — досить рідкі утворення.
Це дуже розріджений газ: приблизно один атом у кубічному сантиметрі простору (по мірках земних лабораторій — найвищий вакуум!) Але оскільки розмір Галактики величезний, у ній набирається близько 8 млрд. сонячних мас міжзоряного газу, чи приблизно 5% від її повної маси. Міжзоряний газ більш ніж на 67% (по масі) складається з водню, на 28% з гелію, і менш 5% приходиться на всі інші елементи, самі рясні серед який — кисень, вуглець і азот.
Міжзоряного газу особливо багато поблизу площини Галактики. Майже весь він зосереджений у шарі товщиною 600 світлового років і діаметром близько 30 кпк, чи 100 тис. світлових років (це діаметр галактичного диска). Але й у такому тонкому шарі газ розподілений нерівномірно. Він концентрується в спіральних рукавах Галактики, а там розбитий на окремі великі хмари довжиною в парсеки і навіть у десятки парсек, а масою в сотні і тисячі мас Сонця. Щільність газу в них порядку 100 атомів на кубічний сантиметр, температура біля -200 °С. Виявилося, що критичні маса і радіус Джинса за таких умов майже збігаються з масою і радіусом самих хмар, а це значить, що вони готові до колапсу. Але головне відкриття було ще перед.
Астрономи підозрювали, що при відносно високій щільності і низькій температурі, що панує в міжзоряних хмарах, частина речовини повинна поєднуватися в молекули. У цьому випадку найважливіша частина міжзоряного середовища недоступна спостереженням в оптичному діапазоні.
Почалися в 1970 р. ультрафіолетові спостереження з ракет і супутників дозволили відкрити головну молекулу міжзоряного середовища — молекулу водню (Н2). А при спостереженні міжзоряного простору радіотелескопами сантиметрового і міліметрового діапазонів були виявлені десятки інших молекул, часом досить складних, утримуючих до 13 атомів. У їхньому числі молекули води, аміаку, формальдегіду, етилового спирту і навіть амінокислоти гліцину.
Рис.4. Темні хмари в Молочному Шляху. Справа, в сузір’ї Південного Хреста, - Вугільний Мішок
Як з'ясувалося, біля половини міжзоряного газу міститься в молекулярних хмарах. Їхня щільність у сотні разів більше, ніж у хмар атомарного водню, а температура усього на кілька градусів вище абсолютного нуля. Саме за таких умов виникають хитливі до гравітаційного стиску окремі ущільнення в хмарі масою порядку маси Сонця і стає можливим формування зірок.
Рис.5. Комплекс темних і світлих туманностей в сузір’ї Змієносця
Більшість молекулярних хмар зареєстровано тільки по радіовипромінюванню. Деякі, утім, давно відомі астрономам, наприклад темна туманність Вугільний Мішок, добре видима оком у південній частині Молочного Шляху. Діаметр цієї хмари 12 пк, але воно виглядає великим, оскільки вилучено від нас усього на 150 пк. Його маса близько 5 тис. сонячних мас, тоді як у деяких хмар маса досягає мільйона сонячних, а розмір 60 пк У таких гігантських молекулярних хмарах (їхній у Галактиці усього кілька тисяч) і розташовуються головні вогнища формування зірок.
Найближчі до нас області зіркоутворення — це темні хмари в сузір'ях Тельця і Змієносця. Подалі розташований величезний комплекс хмар в Оріоні.
«ПЕРШИЙ ЛЕМЕНТ» НОВОНАРОДЖЕНОЇ ЗІРКИ
Зірки, що формуються і дуже молоді зірки часто оточені газопиловою оболонкою — залишками речовини, що не встигли ще упасти на зірку. Оболонка не випускає зсередини зоряне світло і цілком переробляє його в інфрачервоне випромінювання. Тому наймолодші зірки звичайно виявляють себе лише як інфрачервоні джерела.
На початковому етапі життя «поводження» зірки дуже сильно залежить від її маси. Низька світність маломасивних зірок дозволяє їм надовго затриматися на стадії повільного стиску, «харчуючи» тільки гравітаційною енергією. За цей час оболонка встигає частково осісти на зірку, а також сформувати навколозірковий газопиловий диск. Еволюція ж масивної зірки протікає так швидко, що зірка проживає велику частину життя, оточена залишками своєї протозіркової оболонки, що часто називають газопиловим коконом.
Прикладом зірки-кокона служить об'єкт Беклина — Нейгебауэра в туманності Оріона. Він знаходиться в центрі компактного і дуже щільного скупчення протозірок. З них він найбільш масивний: зірка усередині кокона має масу порядку восьми сонячних. Її світність близька до 2 тис. сонячних, а температура випромінювання кокона близько 600 К. Тому об'єкт Беклина — Нейгебауэра був відкритий двома астрономами, імена яких він носить, у 1966 р. як могутнє інфрачервоне джерело Зараз відомо вже більш 250 об'єктів такого типу. Температура їхніх пилових коконів 300—600 К. Деякі з них своїм випромінюванням уже майже зруйнували кокони: спостереження показують, що їхня речовина розширюється зі швидкістю 10—15 км/с. Класичний приклад такої зірки — надгігант Кіля на відстані близько 3 кпк від нас, занурений у щільну пилову туманність Гомункулус.
МОЛОДІ ЗОРЯНІ КОЛЕКТИВИ
Великий інтерес представляють не тільки індивідуальні і кратні молоді зірки, але і їхні колективи. Молоді зірки сконцентровані поблизу екваторіальної площини Галактики, що зовсім не дивно: саме там знаходиться шар міжзоряного газу. На нашому небозводі молоді зірки великої світності і нагріті ними газові хмари пролягли смугою Молочного Шляху. Але якщо темною літньою ніччю уважно подивитися на небо, можна помітити, що в Молочному Шляху виділяються окремі «зоряні хмари». Наскільки вони реальні і яка ступінь в еволюції речовини відбивають?
Історично першими були виявлені і досліджені більш компактні групи молодих зірок — розсіяні скупчення, подібні до Плеяд. Ці порівняно щільні групи з кількох сотень чи тисяч зірок, зв'язаних взаємною гравітацією, успішно протистоять впливу, що руйнує, гравітаційного полючи Галактики. Їхнє походження не викликає суперечок: предками таких скупчень є щільні ядра міжзоряних молекулярних хмар. Розсіяні скупчення потроху утрачають свої зірки, але все-таки живуть досить довго: у середньому близько 500 млн. років, а іноді і кілька мільярдів.
Завантажити реферат