Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Туманність



План:


Введення

Туманність - ділянка міжзоряного середовища, що виділяється своїм випромінюванням або поглинанням випромінювання на загальному тлі неба. Раніше туманностями називали всякий нерухомий на небі протяжний об'єкт. У 20-ті роки 20-го століття з'ясувалося, що серед туманностей багато галактик (напр., Туманність Андромеди). Після цього термін туманність став розумітися більш вузько, у зазначеному вище сенсі. [1]

Туманності складаються з пилу, газу і плазми.


1. Історичні відомості

Спочатку туманностями в астрономії називали будь нерухомі протяжні (дифузні) світяться астрономічні об'єкти, включаючи зоряні скупчення або галактики за межами Чумацького Шляху, які не вдавалося вирішити на зірки. Деякі приклади такого використання збереглися до цих пір. Наприклад, Галактику Андромеди іноді називають "Туманність Андромеди".

Так, Шарль Мессьє, інтенсивно займався пошуком комет, склав в 1787 р. каталог нерухомих дифузних об'єктів, схожих на комети. В каталог Мессе потрапили як власне туманності, так і галактики (наприклад, згадана вище галактика Андромеди - М31) і кульові зоряні скупчення (М13 - скупчення Геркулеса).

У міру розвитку астрономії і роздільної здатності телескопів, поняття "туманність" все більш уточнювалося: частина "туманностей" була ідентифікована як зоряні скупчення, були виявлені темні (поглинають) газопилові туманності і, нарешті, в 1920-х рр.. спочатку Лундмарк, а потім і Хабблу вдалося вирішити на зірки периферійні області ряду галактик і тим самим встановити їх природу. З цього часу термін "туманність" вживається в наведеному вище сенсі.


2. Типи туманностей

Первинна ознака, що використовується при класифікації туманностей - поглинання або випромінювання ( розсіювання) ними світла, тобто за цим критерієм туманності діляться на темні і світлі. Перші спостерігаються завдяки поглинанню випромінювання розташованих за ними джерел, другі - завдяки власному випромінюванню або відображенню (розсіюванню) світла розташованих поруч зірок. Природа випромінювання світлих туманностей, джерела енергії, що збуджують їх випромінювання, залежать від їх походження і можуть мати різноманітну природу і нерідко в одній туманності діють декілька механізмів випромінювання.

Розподіл туманностей на газові і пилові значною мірою умовно: всі туманності містять і пил, і газ. Такий поділ історично зумовлене різними способами спостереження та механізмами випромінювання: наявність пилу найбільш яскраво спостерігається при поглинанні випромінювання темними туманностями розташованих за ними джерел і при відображенні або розсіюванні, або перевипромінювання пилом, що міститься в туманності випромінювання поблизу або в самій туманності зірочок; власне випромінювання газової компоненти туманності спостерігається при її іонізації ультрафіолетовим випромінюванням розташованої в туманності гарячої зірки ( емісійні області H II іонізованого водню навколо зоряних асоціацій або планетарні туманності) або при нагріванні міжзоряного середовища ударною хвилею внаслідок вибуху наднової або впливу потужного зоряного вітру зірок типу Вольфа - Райе.


2.1. Темні туманності

Темні туманності є щільні (зазвичай молекулярні) хмари міжзоряного газу і міжзоряного пилу, непрозорі через міжзоряного поглинання світла пилом. Зазвичай їх видно на тлі світлих туманностей. Рідше темні туманності видно прямо на тлі Чумацького Шляху. Такі туманність Вугільний Мішок і безліч дрібніших, званих гігантськими глобулами.

Міжзоряний поглинання світла A v в темних туманностях коливається в широких межах, від 1-10 до 10-100 m m в найбільш щільних. Будова туманностей з великими A v піддається вивченню тільки методами радіоастрономії і субміліметрової астрономії, в основному за спостереженнями молекулярних радіоліній і по інфрачервоному випромінюванню пилу. Часто усередині темних туманностей виявляються окремі ущільнення з A v до 10 000 m в яких, мабуть, формуються зірки.

У тих частинах туманностей, які напівпрозорі в оптичному діапазоні, добре помітна волокниста структура. Волокна і загальна витягнутість туманностей пов'язані з наявністю в них магнітних полів, що ускладнюють рух речовини поперек силових ліній і призводять до розвитку ряду видів магнітогідродинамічних нестійкостей. Пиловий компонент речовини туманностей пов'язаний з магнітними полями через те, що пилинки електрично заряджені.


2.2. Відбивні туманності

Відбивні туманності є газово-пиловими хмарами, що підсвічуються зірками. Якщо зірка (зірки) знаходяться в міжзоряному хмарі або поруч з ним, але недостатньо гаряча (гарячі), щоб ионизована навколо себе значну кількість міжзоряного водню, то основним джерелом оптичного випромінювання туманності виявляється світло зірок, розсіюється міжзоряного пилом. Прикладом таких туманностей є туманності навколо яскравих зірок в скупченні Плеяди.

Більшість відбивних туманностей розташоване поблизу площини Чумацького шляху. У ряді випадків спостерігаються відбивні туманності на високих галактичних широтах. Це газово-пилові (часто молекулярні) хмари різних розмірів, форми, щільності і маси, що підсвічуються сукупним випромінюванням зірочок диска Чумацького Шляху. Вони важкі для вивчення через дуже низької поверхневої яскравості (зазвичай багато слабкіше фону неба). Іноді, проектуючи на зображеннях галактик, вони призводять до появи на фотографіях галактик неіснуючих насправді деталей - хвостів, перемичок і т. п.

Відбивна туманність "Ангел" знаходиться на висоті 300 пк над площиною галактики

Деякі відбивні туманності мають кометообразний вигляд і називаються кометарнимі. В "голові" такий туманності перебуває звичайно мінлива зірка типу Т Тельця, яка висвітлює туманність. Такі туманності нерідко мають змінну яскравість, відстежуючи (з запізненням на час поширення світла) змінність випромінювання висвітлюють їх зірок. Розміри кометарних туманностей зазвичай малі - соті частки парсека.

Рідкісною різновидом отражательной туманності є так зване світлове відлуння, що спостерігалося після спалаху Нової зірки 1901 р. в сузір'ї Персея. Яскравий спалах нової зірки підсвітили пил, і кілька років спостерігалася слабка туманність, яка розповсюджувалась на всі боки зі швидкістю світла. Крім світлового луни після спалахів нових зірок утворюються газові туманності, подібні залишках спалахів наднових зірок.

Багато відбивні туманності мають тонковолокнистих структуру - систему майже паралельних волокон товщиною в кілька сотих чи тисячних часток парсека. Походження волокон пов'язане з желобкового або перестановною нестійкістю в туманності, пронизаної магнітним полем. Волокна газу і пилу розсовують силові лінії магнітного поля і впроваджуються між ними, утворюючи тонкі нитки.

Вивчення розподілу яскравості і поляризації світла по поверхні відбивних туманностей, а також вимірювання залежності цих параметрів від довжини хвилі дозволяють встановити такі властивості міжзоряного пилу, як альбедо, індикатриси розсіювання, розмір, форму та орієнтацію порошинок.


2.3. Туманності, іонізованниє випромінюванням

Гігантська область зореутворення NGC 604.

Туманності, іонізованниє випромінюванням, - ділянки міжзоряного газу, сильно ионизованного випромінюванням зірочок або інших джерел іонізующего випромінювання. Найяскравішими і поширеними, а також найбільш вивченими представниками таких туманностей є області ионизованного водню ( зони H II). У зонах H II речовина практично повністю ионизованного і підігрітий до температури ~ 10 4 До ультрафіолетовим випромінюванням знаходяться всередині них зірочок. Усередині зон HII все випромінювання зірки в лаймановском континуумі переробляється у випромінювання в лініях Підрядні серій, відповідно до теоремою Росселанда. Тому в спектрі дифузних туманностей дуже яскраві лінії Бальмеровской серії, а також лінія Лайман-альфа. Лише розріджені зони H II низької щільності ионизована випромінюванням зірок, в т. н. корональної газі.

До туманностям, іонізованним випромінюванням відносяться також так звані зони ионизованного вуглецю (зони C II), в яких вуглець практично повністю ионизованного світлом центральних зірок. Зони C II зазвичай розташовані навколо зон H II в областях нейтрального водню (HI) і виявляють себе по рекомбінаційні радіолініями вуглецю, аналогічним рекомбінаційні радіолініями водню і гелію. Зони C II спостерігаються також в інфрачервоній лінії C II (λ = 156 мкм). Для зон C II характерні низька температура 30-100 К і мала ступінь іонізації середовища в цілому: N e / N <10 -3, де N e і N концентрації електронів і атомів. Зони C II виникають через те, що потенціал іонізації вуглецю (11,8 еВ) менше, ніж у водню (13,6 еВ). Випромінювання зірок з енергією E фотонів 11,8 еВ \ Pm E \ Pm 13,6 еВ ( λ = 1108 - 912 ) виходить за межі зони H II в область HI, стислу іонізаційним фронтом зони H II, і ионизует там вуглець. Зони C II виникають також навколо зірок спектральних класів B1-B5, що знаходяться в щільних ділянках міжзоряного середовища. Такі зірки практично не здатні ионизована водень і не створюють помітних зон H II.

Туманності, іонізованниє випромінюванням, виникають також навколо потужних рентгенівських джерел в Чумацькому Шляху і в інших галактиках (у тому числі в активних ядрах галактик і квазарах). Для них часто характерні більш високі температури, ніж в зонах H II, і більш високий ступінь іонізації важких елементів.

Планетарна туманність " Котяче око ".
Планетарна туманність " Пісочний годинник "розташована на відстані 8000 світлових років

2.3.1. Планетарні туманності

Різновидом емісійних туманностей є планетарні туманності, утворені верхніми шарами стікаючи атмосфер зірочок; зазвичай це оболонка, скинута зіркою-гігантом. Туманність розширюється і світиться в оптичному діапазоні. Перші планетарні туманності були відкриті У. Гершелем близько 1783 р. і названі так за їх зовнішню схожість з дисками планет. Однак далеко не всі планетарні туманності мають форму диска: багато хто має форму кільця або симетрично витягнуті вздовж деякого напрямку (біполярні туманності). Усередині них помітна тонка структура у вигляді струменів, спіралей, дрібних глобул. Швидкість розширення планетарних туманностей 20-40 км / с, діаметр 0,01-0,1 пк, типова маса близько 0,1 маси Сонця, час життя близько 10 тис. років.


2.4. Туманності, створені ударними хвилями

Різноманітність і численність джерел надзвукового руху речовини в міжзоряному середовищі призводять до великої кількості і різноманітності туманностей, створених ударними хвилями. Зазвичай такі туманності недовговічні, тому що зникають після вичерпання кінетичної енергії рухомого газу.

Основними джерелами сильних ударних хвиль в міжзоряному середовищі є вибухи зірок - скиди оболонок при спалахах наднових і нових зірок, а також зоряний вітер (в результаті дії останнього утворюються т. н. бульбашки зоряного вітру). У всіх цих випадках є точкове джерело викиду речовини (зірка). Створені таким чином туманності мають вигляд розширюється оболонки, за формою близької до сферичної.

Викидається речовина має швидкості порядку сотень і тисяч км / с, тому температура газу за фронтом ударної хвилі може досягати багатьох мільйонів і навіть мільярдів градусів.

Газ, нагрітий до температури кілька мільйонів градусів, випромінює головним чином в рентгенівському діапазоні як в безперервному спектрі, так і в спектральних лініях. В оптичних спектральних лініях він світиться дуже слабо. Коли ударна хвиля зустрічає неоднорідності міжзоряного середовища, вона огинає ущільнення. Усередині ущільнень поширюється більш повільна ударна хвиля, що викликає випромінювання в спектральних лініях оптичного діапазону. В результаті виникають яскраві волокна, добре помітні на фотографіях. Основний ударний фронт, обтиску згусток міжзоряного газу, приводить його в рух у бік свого поширення, але з меншою, ніж у ударної хвилі, швидкістю.


2.4.1. Залишки наднових і нових зірочок

Крабоподібна туманність - залишок спалаху найновішої 1054

Найбільш яскраві туманності, створені ударними хвилями, викликані вибухами наднових зірок і називаються залишками спалахів наднових зірок. Вони відіграють дуже важливу роль у формуванні структури міжзоряного газу. Поряд з описаними особливостями для них характерно нетеплове радіовипромінювання з поважним спектром, викликане релятивістськими електронами, прискорюватися як в процесі вибуху наднової, так і пізніше Пульсаром, зазвичай залишається після вибуху. Туманності, пов'язані з вибухами нових зірок, малі, слабкі і недовговічні.


2.4.2. Туманності навколо зірок Вольфа - Райе

Шолом Тора - туманність навколо зірки Вольфа - Райе

Інший тип туманностей, створених ударними хвилями пов'язаний зі зоряним вітром від зірок Вольфа - Райе. Ці зірки характеризуються дуже потужним зоряним вітром з потоком маси \ Approx 10 ^ {-5} \ mathfrak {M} _ \ odot на рік і швидкістю витікання (1 - 3) 10 3 км / с. Вони створюють туманності розміром в декілька парсек з яскравими волокнами на кордоні астросфери такої зірки. На відміну від залишків спалахів наднових зірок радіовипромінювання цих туманностей має теплову природу. Час життя таких туманностей обмежена тривалістю перебування зірок у стадії зірки Вольфа - Райе і близько до 10 5 років.


2.4.3. Туманності навколо O-зірок

Аналогічні за властивостями туманностям навколо зірок Вольфа - Райе, але утворюються навколо найбільш яскравих гарячих зірок спектрального класу О - зірок Of, також володіють сильним зоряним вітром. Від туманностей пов'язаних з зірками Вольфа - Райе, вони відрізняються меншою яскравістю, великими розмірами і, мабуть, більшою тривалістю життя.

2.4.4. Туманності в областях зореутворення

Туманність Оріон А - гігантська область зореутворення

Ударні хвилі менших швидкостей виникають в областях міжзоряного середовища, в яких відбувається зореутворення. Вони призводять до нагрівання газу до сотень і тисяч градусів, порушення молекулярних рівнів, часткового руйнування молекул, нагрівання пилу. Такі ударні хвилі видно у вигляді витягнутих туманностей світяться переважно в інфрачервоному діапазоні. Ряд таких туманностей виявлений, наприклад, в осередку зореутворення, пов'язаному з туманністю Оріона.


Примітки

  1. Туманності / / Фізика космосу: Маленька енциклопедія - www.astronet.ru/db/msg/1188735 / Под ред. Р. А. Сюняева - 2-е вид. - М .: Радянська Енциклопедія, 1986. - С. 661. - 783 с. - ISBN 524 (03).

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Крабоподібна туманність
Туманність Андромеди
M 78 (відображає туманність)
Туманність Сова
Розетка (туманність)
Потрійна туманність
Туманність Лагуна
Туманність Омега
Туманність Орел
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru