§ 28. ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ

Газовые туманности в нашей Галактике разделяются на две группы: планетарные, обладающие признаками правильной структуры, и диффузные, имеющие произвольные формы и общую неупорядоченность деталей.

ПЛАНЕТАРНЫЕ ТУМАННОСТИ

Планетарные туманности имеют вид эллиптического или кругового диска либо кольца (рис. 150) с угловым поперечником от нескольких дуговых минут до нескольких секунд. За редчайшими исключениями в центре планетарной туманности всегда наблюдается звезда раннего класса, которая служит центром симметрии туманности и очевидным источником свечения последней.

Рис. 150. Планетарная кольцевая туманность NGC 7293 в созвездии Водолея. По своим угловым размерам она самая крупная из всех планетарных туманностей. По-видимому, она я действительности является самой большой: ее радиус не меньше одного парсека

На хороших фотографиях в планетарной туманности видны многочисленные детали, в частности, волокнистая структура сгущений. Кроме дискообразной и кольцевых форм, встречаются другие, более редкие — геликоидные, двухоболочечные и т. д. Некоторые из планетарных туманностей столь удалены, что имеют звездный вид и «выдают» себя как туманности лишь своим спектром — чисто газовым, т. е. состоящим из изолированных эмиссионных линий на фоне очень слабого непрерывного спектра. Число известных планетарных туманностей непрерывно растет вместе с совершенствованием наблюдательных средств. За последние 50 лет оно выросло в десять раз и превышает сейчас 1100.

Планетарные туманности расположены в нашей звездной системе без особо сильной концентрации к основной плоскости Галактики, хотя число их в направлении центра Галактики резко повышено. Как правило, все они весьма далеки от нас, определение тригонометрических параллаксов их очень затруднено и потому расстояния до них известны с большой неуверенностью; отсюда проистекает и неуверенность при определении их истинных геометрических размеров и светимостей. Тем не менее средние данные можно указать с достаточной определенностью: диаметр 10—20 тыс. а. е. (у гигантских туманностей до 500 тыс. а. е.), интегральная абсолютная в фотографических лучах звездная величина туманности , а звезды . То обстоятельство, что центральная звезда в фотографической области спектра в сто раз слабее туманности, исключает механизм освещения туманности звездой.

Рис. 151. Щелевые спектрограммы планетарных туманностей: а) . Негативные изображения. Высокие эмиссионные линии проектируются на непрерывный спектр туманности, простирающийся на меньшую часть высоты щелей. У туманности а непрерывный спектр очень силен, у б) он слаб, но зато в нем наблюдаются многие линии, требующие высокого возбуждения (см. особенно далекую ультрафиолетовую часть спектра на нижней половине рисунка)

На самом деле в туманности происходит переработка коротковолнового излучения горячей центральной звезды в видимое излучение — жесткие ультрафиолетовые кванты, исходящие из звезды, возбуждают атомы и ионы вещества туманности. При возвращении последних в основное состояние туманность светится совокупностью отдельных дискретных частот, что и находит свое выражение в линейчатом спектре туманности (рис. 151 и 152).

Описанный механизм свечения — флуоресценция — не является единственным у планетарных туманностей. Вторым механизмом служит электронный удар, когда освобожденные при ионизации электроны достаточно многочисленны и достаточно энергичны, чтобы возбуждать атомы и ионы на более высокий энергетический уровень.

Рис. 152. Бесщелевые спектрограммы ряда планетарных туманностей. Монохроматические изображения туманностей благодаря хорошей дисперсии дифференцируются друг от друга, за исключением изображений в линиях «небулня» , принадлежащих дважды ионизованному атому кислорода [OIII]