Туманности и галактики – (65 ) » uCrazy.ru —

Наиболее известные планетарные туманности

Планетарные туманности каталога Мессье

Туманности Остаток сверхновой звезды Остатки сверхновых образуются, когда звезда завершает жизнь в массивном взрыве, известном как сверхновая звезда. Взрыв уносит большое количество вещества звезды в космос. Это облако материи пылает с остатками звезды, которая их породила. Одним из лучших примеров остатка сверхновой звезды является Крабовидная туманность (M1) в созвездии Тельца. Она освещено пульсаром, который был образован сверхновой звездой.

Наиболее известные туманности остатки сверхновых

Список менее известных туманностей:

Формирование туманности

Туманность появляется, когда частички ISM подвергаются гравитационному коллапсу. Из-за обоюдного гравитационного влияния материя сближается и создает участки с большей плотностью. В центре могут формироваться звезды, чье ультрафиолетовое ионизирующее излучение делает так, что окружающий газ приобретает видимость на оптических длинах волн.

Большинство туманностей крупные, а их диаметр достигает сотни световых лет. Они плотнее окружающего пространства, но уступают вакууму, созданному в земной среде. Если бы существовала туманность, похожая на Землю, то ее масса достигала бы пары килограмм.

История наблюдений за туманностями

В древние времена люди замечали очень много астрономических объектов. Первое зарегистрированное наблюдение туманности произошло в 150 году н.э. В то время Птолемей обнаружил 5 звезд. В своей книге «Альмагест» он также отметил яркие области между Большой Медведицей и Львом, которые не связывались какой-нибудь наблюдаемой звездой.

Персидский астроном Абд аль-Рахман ас-Суфи в «Книге неподвижных звезд» (964 год н.э.) впервые зафиксировал туманность. Он говорил об облаке, где сейчас расположена Андромеда. Кроме того, он записал Омикрон Парусов и Скопление Брохчи.

4 июля 1054 года вспыхнула сверхновая, создавшая Крабовидную туманность (SN 1054). Китайские и арабские астрономы смогли разглядеть ее и зарегистрировать. Были свидетельства, что многие цивилизации замечали все эти объекты, но не оставили после себя записей.

В 17-м веке наблюдения стали еще доступнее благодаря появлению телескопов. Все началось в 1610 году, когда астроном из Франции Никола-Клод Фабри де Пейреск впервые зарегистрировал туманность Ориона. В 1618 году астроном из Швейцарии Иоганн Баптист Цизат также видел ее, после чего в 1659 году подключился Кристиан Гюйгенс.

Космическому телескопу Хаббл удалось максимально глубоко взглянуть на удивительное формирование. Крабовидная туманность взывает интерес у астрономов, потративших много времени на ее изучение. Это наикрупнейший снимок (наивысшее разрешение), созданный благодаря камере Хаббла WFPC2. Для комбинированного изображения использовали 24 отдельных кадра.

К 18 веку количество найденных туманностей начало увеличиваться, и астрономы поняли, что пришло время создавать списки. В 1715 году Эдмунд Галлей опубликовал список из туманностей Мессье 11, Мессье 13, Мессье 22, Мессье 31, Мессье 42 и глобулярного скопления Омега Центавра (NGC 5139).

В 1746 году Жан Филипп де Шезо предоставил 20 туманностей, включая 8 новых. Николя Луи де Лакайль (в 1751-1753 гг.) категорировал 42 туманности, большая часть которых ранее нигде не упоминалась. И уже в 1781 году появляется известный каталог Шарля Мессье (101 объект), куда также вошли галактики и кометы.

Перед вами удивительный кадр юной туманности (планетарная) MyCn 18. Камере Хаббл удалось запечатлеть ее при удаленности в 8000 световых лет. Здесь отображен реальный силуэт, напоминающий песочные часы с интересными «узорами» на стенах. Для этого изображения использовали 3 разных кадра, созданных в свете ионизированного азота (в красном), дважды ионизированного кислорода (в синем) и водорода (в зеленом). Ученые все еще пытаются разобраться в процессе выплеска звездной материи, сопровождающей смерть звезд, похожих на Солнце. И данный снимок помогает лучше изучить этот механизм. В отличие от предыдущих изображений, здесь получилось открыть мелкие детали.

Количество туманностей значительно пополнили Уильям Гершель и его сестра Кэролайн. В 1786 году выходит их публикация «Тысяча новых туманностей и звездных скоплений», которые дополнились вторым и третьем каталогом в 1786 и 1802 годах. Тогда Гершель полагал, что туманность представляет собою неразрешенное скопление звезд и он бы изменил мнение, если бы в 1790 году увидел туманность, окружающую далекую звезду.

С 1864 года Уильям Хаггинс начал разделять туманности, основываясь на их спектрах. 1/3 обладала спектром излучения газа (эмиссионные), а другие демонстрировали непрерывный спектр, согласующийся со звездной массой (планетарные).

Весто Слайфер в 1912 году добавил отражательные туманности, после того, как увидел скопление Плеяд. После дебатов в 1922 году стало понятно, что многие объекты, наблюдаемые ранее, были не туманностями, а далекими спиральными галактиками. Тогда же Эдвин Хаббл объявил, что практически все туманности связаны со звездами, обеспечивающих освещение. С тех пор количество росло, а классификация становилась более четкой.

Получается, что туманность – не только старт для звезды, но и финиш. И во всех звездных системах найдутся туманные облака и массы, ожидающие рождения нового звездного поколения. На нашем сайте вы сможете не только полюбоваться на фото туманностей и изучить весь список, но также рассмотреть их в режиме онлайн с помощью 3D-моделей, где указаны все звезды, туманности, созвездия и скопления как в галактике Млечный Путь, так и за ее пределами.

v-kosmose.com

Туманности: фантастические объекты космоса

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.

male.mediasalt.ru

Галактические туманности Википедия

Тума́нность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле.^[1]

Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Исторические сведения[ | ]

Первоначально туманностями в астрономии называли любые неподвижные протяжённые (диффузные) светящиеся астрономические объекты, включая звёздные скопления или галактики за пределами Млечного Пути, которые не удавалось разрешить на звёзды.

Некоторые примеры такого использования сохранились до сих пор. Например, галактику Андромеды часто называют «туманностью Андромеды».

Так, Шарль Мессье, интенсивно занимавшийся поиском комет, составил в 1787 году каталог неподвижных диффузных объектов, похожих на кометы. В каталог Мессье попали как собственно туманности, так и другие объекты — галактики (например, упомянутая выше галактика Андромеды — М 31) и шаровые звёздные скопления (M 13 — скопление Геркулеса).

По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов, понятие «туманность» всё более уточнялось: часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления, были обнаружены тёмные (поглощающие) газопылевые туманности и, наконец, в 1920-х годах, сначала Лундмарку, а затем и Хабблу, удалось разрешить на звёзды периферийные области ряда галактик и тем самым установить их природу. С этого времени термин «туманность» употребляется в приведённом выше смысле.

Типы туманностей[

ru-wiki.ru

ТУМАННОСТИ | Энциклопедия Кругосвет

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. См. также ПУЛЬСАР.

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 (см. также ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ И ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ). 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» (см. также ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ). 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. См. также СПЕКТРОСКОПИЯ.

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 (см. также ПЕРЕМЕННЫЕ ЗВЕЗДЫ). 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.

www.krugosvet.ru

Галактики и квазары на сайте Игоря Гаршина. Дальний космос и окраины Вселенной



Вначале было Слово. Причем такое, что все галактики покраснели и разбежались в разные стороны… (А.В. Засов, профессор ГАИШа)

Здесь рассматриваются звездные ассоциации (галактики, туманности, звездные скопления) и незвездные мегаобъекты (квазары) наблюдаемой Вселенной (Метагалактики). Радиус Метагалактики — 46 миллиардов световых лет. Считается, что полная Вселенная имеет размер намного больший, чем наблюдаемая. Полный возраст Вселенной, как сейчас считается, около 13,7 миллиарда лет. [И это не соответствует теории Большого взрыва, т.к., получается, что материя разлетается со сверхсветовой скоростью!] Rак показывают наблюдения, 10 миллиардов лет назад (то есть через 3,7 миллиарда лет после Большого Взрыва) галактики, в целом, уже были похожи на современные.

Большая часть галактик в окружающей нас Вселенной, в том числе и сам Млечный Путь, является частью более крупных сгустков материи, скоплений и суперскоплений галактик. Многие из них, как показывают наблюдения последних лет, протягиваются на миллионы и десятки миллионов световых лет, и имеют массу в десятки и сотни триллионов масс Солнца.

Разделы страницы о квазарах, галактиках и галактических суперскоплениях:

Также смотрите страницы по комсмологии, астрофизике и мегафизике.

Общие сведения о «звёздных островах Вселенной»

Классификация галактик и туманностей

Развивая гипотезу Э. Хаббла, можно последовательно расположить 39 классов галактик (из Морфологического каталога Воронцов-Вельяминова) по мере их развития

1. от сферической формы (N : D), когда видно практически лишь одно ядро галактики (тип I),
2. через постепенно развивающиеся кончики ветвей ((N), 1 г), по-видимому, являющееся следствием взрыва галактики (тип II),
3. развитые ветви (n; 2S и др., тип III),
4. максимальное развитие ветвей галактик (N; SS, тип IV),
5. «закручивающиеся ветви» (N; 2S -> 8), характеризующие начало коллапса (тип V),
6. до почти полного коллапса (N; R), когда от «ветвей» сохранились лишь рассеянные «остатки» (тип VI).

В целом 39 классов галактик характеризуют генетическую последовательность цикличного развития галактик от их взрыва до полного коллапса по аналогии с известной диаграммой Герцшпрунга-Рессела типов звезд по их спектру и светимости.

Типы галактик:

1. Спиральные галактики
2. Линзовидные галактики
3. Эллиптические галактики
4. Неправильные галактики

Типы туманностей:

1. Эмиссионные туманности
2. Отражательные туманности
3. Тёмные туманности
4. Планетарные туманности
5. Остатки сверхновых

Каталоги галактик, звездных скоплений и туманностей

В том числе сборники иллюстраций.

• Воронцов-Вельяминов Б.А., Красногорская А.А. Морфологический каталог галактик. Ч. 1. М.: Изд. МГУ, 1962. 207 с.

Галактогенез и галактофизика (образование и развитие галактик)

Вселенная очень велика. Ее галактики распределены неравномерными группами: некоторые скопления могут включать сотни галактик, а десятки скоплений складываются в сверхскопления, разделенные обширными пустотами-войдами. Только в пределах 1 млрд световых лет от нас идентифицировано больше 100 сверхскоплений.

Наш Млечный Путь в числе полусотни других галактик входит в состав Местной группы, а та, в свою очередь, – в Сверхскопление Девы, включающее не меньше 100 таких групп и скоплений (и десятки тысяч галактик).

Исследование компактных скоплений звёзд (новости)

• Астрономы открыли таинственные ультракрасные галактики. Объекты расположены на расстоянии 12,3 миллиарда световых лет от нас. В них идёт интенсивное звездообразование. И в то же время в них много пыли и старых звёзд. Такие условия учёные встречали в разных галактиках по отдельности, но ещё ни разу вместе.
• Найдена первая галактика во Вселенной. Астрономы увидели галактику такой, какой она была, когда Вселенной было около 950 миллионов лет. А её звёздам примерно 750 миллионов лет — значит, они сформировались всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва!
• Обнаружена древнейшая галактика во Вселенной. Расстояние до найденной галактики UDFj-39546284 составляет 13,2 миллиарда световых лет. Эта галактика уже существовала, когда самой Вселенной было примерно 480 миллионов лет от роду [!]. Рекордно далёкий звёздный остров примерно в сотню раз меньше нашей Галактики и не имеет чёткой формы. Он содержит горячие голубые звёзды, которые родились примерно на 100-200 миллионов лет раньше наблюдаемого момента. Значит, дата рождения этих звёзд — 380 млн лет после Большого взрыва.

Новости по галактикам, протогалактикам и сверхгалактикам

• Астрономы нашли галактику-призрак. О галактике без звезд, полностью состоящей из тёмной материи!
• Обнаружен гигантский протогалактический шар. Обнаружен огромный огненный шар, превышающий по размеру сверхгигантскую галактику и перемещающийся в пространстве со скоростью более 750 километров в секунду [!]. Колоссальный космический объект находится в галактическом кластере Abell 3266, содержащем порядка ста миллионов галактик [!], и имеет размер порядка трёх миллионов световых лет (в пять миллионов раз больше Солнечной системы!).
• Астрономы нашли самый массивный объект в далёком космосе. Космический объект SPT-CLJ2106-5844 массивнее Млечного Пути более чем в тысячу раз (около 1,3 квадриллионов масс Солнца). Это крайне редкое явление во Вселенной, если вовсе не уникальное.

Соседние и дальние сверхскопления галактик

Галактики, видимые в телескоп

1. Туманность Андромеды (М31) — спиральная галактика в созвездии Андромеды.
2. М32 — карликовая эллиптическая галактика в созвездии Андромеды.
3. М110 — карликовая эллиптическая галактика в созвездии Андромеды.
4. Туманность Голубой снежок (NGC 7662) — планетарная туманность в созвездии Андромеды.
5. М2 — шаровое скопление в созвездии Водолея.
6. М72 — планетарное скопление в созвездии Водолея.
7. Туманность Сатурн (NGC 7009) — планетарная туманность в созвездии Водолея.
8. Туманность Улитка (NGC 7293) — планетарная туманность в созвездии Водолея.
9. М51 (Messier 51, Мессье 51, NGC 5194, Галактика Водоворот) — галактика в созвездии Гончие Псы, «Водоворот» — единственная галактика, у которой в любительский телескоп можно видеть спиральные ветви.

• Списки галактик в википедии

Примечательные дальние галактики

Также смотрите страницу о квазарах — дальних квазизвёздных объектах [предков галактик?].

Судя по последним достижениям телескопа Хаббла, чем дальше обнаруженные сверхдальние галактики — тем они меньше по размерам и массе.

• «Хаббл» нашел самую удаленную из всех обнаруженных галактик. Галактика (получившая номер GN-z11) находится на расстоянии 13,4 млрд световых лет — т.е., видна таклй, какой она была через 400 млн лет после Большого врыва.. Размер GN-z11 составляет всего 1/25 от Млечного Пути, а масса её звезд — лишь 1% массы от нашей собственной галактики.
• Открыта самая отдаленная галактика. Расстояние — 13,23 миллиарда световых лет от Земли. Диаметр — всего лишь 2 000 св.л., тогда как наша галактика «Млечный путь» имеет в поперечнике около 100 тыс. св. л. Считается, что Большой взрыв произошел около 13,7 миллиардов лет назад, и галактика Abell 1835, отстоящая от него по времени на 470 миллионов лет, только начинает формироваться, так как лишь процесс «остывания» Вселенной после взрыва занял около 300 миллионов лет.

www.garshin.ru