27. ДИФФУЗНАЯ МАТЕРИЯ

1. Межзвездная пыль и темные туманности.

Мы упоминали, что В. Я. Струве более ста лет назад указал на существование межзвездного поглощения света. Окончательно его существование было доказано только в 1930 г. Межзвездное поглощение света ослабляет яркость звезд тем больше, чем они дальше от нас, и тем сильнее, чем короче длина волны. Поэтому далекие звезды выглядят краснее, чем они есть. Такой эффект должна вызывать мелкая пыль, размеры частичек которой сравнимы с длиной световой волны.

Исследования показали, что межзвездная пыль сосредоточена в узком слое толщиной около 200-300 пк вдоль галактической плоскости. Этот слой состоит из сплошной разреженной среды и из плавающих в ней облаков газа и пыли. В среднем на расстоянии в 1000 пк свет в плоскости Галактики ослабляется на 1,5 звездной величины. Некоторые облака из-за присутствия пыли непрозрачны для света и наблюдаются как темные туманности. Примером темной туманности может служить туманность «Конская голова» в созвездии Ориона (рис. 95).

Рис. 95. Темная пылевая туманность «Конская голова», окаймленная светлой пылевой туманностью.

Уменьшение видимой яркости далеких звезд затрудняет точно определить расстояние до них путем сравнения их абсолютной звездной величины с видимой звездной величиной. Приходится изучать неравномерное распределение космической пыли, темных туманностей и учитывать их влияние.

2. Светлые пылевые диффузные туманности.

Если вблизи от большого пылевого облака находится яркая звезда-гигант, то она освещает это облако. Оно, отражая излучение звезды, выглядит светлой туманностью. Спектр такой туманности совпадает со спектром освещающей его звезды. Достаточно ярко освещена звездами всего лишь малая доля всех темных, пылевых туманностей. Существуют туманности, в которых освещаемая звездой пыль перемешана со светящимся разреженным газом. Такие туманности называют газопылевыми.

3. Диффузные газовые туманности.

В созвездии Ориона находится типичная газопылевая туманность (рис. 96). Ее видно (зимой) в сильный бинокль, но только фотография выявляет ее структуру. Газопылевых и чисто газовых разреженных диффузных туманностей известно много. Все они клочковаты, неправильной формы, без четких очертаний. Спектр газовых туманностей состоит из ярких линий водорода, кислорода и других легких газов. Некоторые газы находятся в таком состоянии, что дают спектр, никогда не наблюдавшийся в земных условиях. Две самые яркие зеленые линии спектра туманностей долго приписывали предполагаемому химическому элементу «небулию» (что значит «туманный»), имеющемуся только в туманностях. Но потом выяснилось, что эти линии принадлежат атому кислорода, потерявшему два электрона и светящемуся в условиях такой разреженности, какая в лаборатории неосуществима.

Рис. 96. Диффузная газопылевая туманность в созвездии Ориона.

Действительно, плотность газовых туманностей около

Водород в туманностях почти полностью ионизован. Все газы туманности светятся только в том случае, если в ней или поблизости от нее есть очень горячая голубая звезда с температурой не ниже 25000 К. Излучение звезды ионизует водород и другие газы туманностей и заставляет их светиться. Газ поглощает ультрафиолетовые лучи, а излучает в красных, зеленых и других линиях спектра. Если бы горячая звезда вдруг угасла, туманность бы тоже вскоре перестала светиться.

Газовые диффузные туманности образуют в галактической плоскости слой толщиной всего лишь около 200 пк. Они тоже принадлежат к населению I типа, характерному для спиральных ветвей Галактики. Размеры туманностей — несколько парсеков или несколько десятков парсеков, так что в них обычно бывает погружено несколько звезд. Внутри них происходят медленные хаотические движения газа Много сведений о межзвездном газе приносит изучение его радиоизлучения.

4. Нейтральный водород.

Водород в светлых туманностях ионизуется и светится, только если поблизости есть горячие звезды. Но основная масса водорода в Галактике нейтральна. Нейтральный водород в космосе не светится и невидим. Однако он излучает радиоволну длиной По интенсивности излучения на этой длине волны определяют массу и плотность водорода, а по отличию фактической длины волны от по принципу Доплера — Физо определяют скорость водородного облака. В настоящее время выяснена общая картина распределения водорода в Галактике (рис. 97). Он расположен преимущественно в тонком слое вблизи галактической плоскости Облака водорода можно наблюдать на расстояниях, гораздо больших, чем те, на которых возможно наблюдать в телескоп отдельные звезды. Температура облаков нейтрального водорода в среднем менее 100 К, а температура ионизованных светящихся облаков (туманностей) около 10000 К. В плотных газовых облаках атомы водорода объединяются в молекулы Полная масса межзвездного водорода составляет несколько процентов от общей массы Галактики, а масса космической пыли еще в 100 раз меньше. Плотность нейтрального водорода в плоскости Галактики составляет в среднем около

В межзвездном пространстве помимо водорода находятся гелий, а также атомы и некоторые простейшие молекулы других химических элементов в количестве, малом сравнительно

Рис. 97. Распределение плотности нейтрального водорода в плоскости Галактики на различных расстояниях от ее центра.

с водородом и гелием. Многие молекулы обнаружены радиометодами (по излучению и поглощению радиоволн). Среди них и некоторые более сложные молекулы.

5. Магнитное поле, космические лучи и радиоизлучение.

В Галактике существует общее магнитное поле. Линии индукции этого поля в основном параллельны галактической плоскости. Изгибаясь, они идут вдоль спиральных ветвей Галактики. Индукция магнитного поля Галактики около , но в облаках газа она выше.

При вспышках сверхновых звезд, кроме быстрых атомных ядер (в основном, протонов), составляющих космические лучи, выбрасывается много электронов со скоростями, близкими к скорости света. Магнитное поле Галактики тормозит быстрые электроны, и это вызывает нетепловое (синхротронное) радиоизлучение на метровых и более длинных волнах. Оно приходит к нам со всех сторон, но наиболее сильное радиоизлучение принимается из области Млечного Пути. Это радиоизлучение рождается в межзвездном пространстве вблизи плоскости нашей Галактики, где плотность космических лучей и индукция межзвездного магнитного поля достигают наиболее высоких значений.