ДИФФУЗНЫЕ ГАЗОВЫЕ ТУМАННОСТИ

Диффузные газовые туманности, так же, как и планетарные, светятся благодаря облучению их соседними горячими звездами спектрального класса не позже ВО (см. § 26). Для них справедливо то же соотношение Хаббла (26.18) между предельными размерами а и блеском облучающей звезды , которое справедливо для пылевых туманностей, только постоянная в формуле другая. Лишь очень незначительное число диффузных туманностей не удается связать со звездами. Диффузные газовые туманности имеют резкую концентрацию к плоскости Млечного Пути, что в значительной степени определяется резкой галактической концентрацией горячих звезд, возбуждающих туманности.

Во многих случаях звезда и диффузная туманность лишь случайно оказались по соседству в пространстве, а других — они генетически связаны общим происхождением, особенно в тех случаях, когда в туманность погружена не одна, а много звезд, образующих звездное скопление ранних звезд или широкую звездную ассоциацию. Наиболее убедительным примером этого рода может служить туманность Ориона, в центральной, наиболее яркой части которой находится знаменитая трапеция Ориона (см. рис. 75), а в более обширных пространствах — множество горячих и негорячих звезд. Столь же ярким примером ассоциации звезд и туманности является туманность «Розетка» (рис. 157) NGC 2237, 2238 в Единороге, содержащая в себе большое скопление NGC 2244 звезд О с эмиссией.

Рис. 157. Туманность Розетка в созвезднн Единорога (Monoceros), NGC 2237-38, содержащая в себе богатое рассеянное звездное скопление (NGC 2244) горячих звезд класса О (Крымская астрофизическая обсерватория)

Рассмотрение физических процессов в планетарных туманностях помогает нам представить себе, что произойдет, если внутри сгущения неионизованного межзвездного газа или близ него рождается или приходит извне очень горячая звезда. Ионизующее излучение последней начинает энергично нагревать газ в туманности, туманность светится в линиях бальмеровской серии и других линиях, как разрешенных, так и запрещенных (рис. 158). Поскольку температуры возбуждающих звезд не так высоки, как у ядер планетарных туманностей, возбуждение в диффузных туманностях не столь высокое.

Линии [OIII] не доминируют в спектре, достаточно сильной выступает линия [OII] , особенно в периферических частях туманности, вдали от возбуждающей звезды. Температура туманности близка к 10 000 К; естественно, что газ, нагретый до такого уровня, будет энергично расширяться.

К монохроматическому излучению туманности присоединяется непрерывное излучение — двух квантовое, при свободно-свободных переходах и за границей бальмеровской серии, тем более интенсивное, чем выше электронная концентрация газа. В своих центральных частях туманность Ориона настолько ярка, что запечатлевается на фотографиях с секундной экспозицией (при умеренных светосилах). Эта высокая яркость соответствует значениям электронной концентрации , а на периферии она снижается до ; такое значение встречается у многих других эмиссионных диффузных туманностей.

Рис. 158. Спектр туманности Ориона. Линии небулня [OIII] сравнимы с соседней линией и линией [ОII] . Линия [OIII] значительно слабее. Возбуждение здесь значительно слабее, чем у планетарных туманностей. Сильно непрерывное свечение за границей серии Бальмера (левее )

Размеры диффузных туманностей разнообразны. Самые известные из них имеют обычно размеры в несколько парсек. Так, например, главная часть туманности Ориона имеет поперечник около 6 пк, туманность Розетка — около 15 пк, а туманность Америка (рис. 138) даже 30 пк. У последней, как и у многих других, имеется довольно значительная примесь пыли. Массы туманностей тоже разнообразны и в отдельных случаях достигают огромных значений в несколько сотен солнечных масс (туманность Ориона, Розетка, Омега и т. п.). Поскольку поверхностная яркость от расстояния не зависит, яркие диффузные туманности без особого труда обнаруживаются в других галактиках, если при фотографировании большая светосила камеры сочетается с крупным масштабом.

При этом очень эффективно фотографирование в лучах линии , светящейся очень сильно в диффузных туманностях. Из таких газовых туманностей вне Галактики особенно хорошо известна туманность 30 Doradus (Золотой Рыбки) в Большом Магеллановом Облаке, именуемая еще туманностью Тарантула. Ее поперечник больше и масса около .

Самое яркое место туманности занимает звезда HD 38268, которую естественно считать источником возбуждения, но для возбуждения столь гигантской массы, как , возбуждающая звезда сама должна обладать гигантской светимостью и, следовательно, гигантской массой. Высказывались предположения о возбуждающей массе порядка 250—1000 и даже более , а так как подобной звезды не видно, то выдвигалась гипотеза о черной даре и рентгеновском излучении при аккреции на нее. Это не более чем гипотеза . Более реалистичным будет вернуться к возбуждению звездой. При , а это даже со всевозможными искусственными допущениями требует, чтобы звезда имела массу порядка . Возможность существования такой звезды сомнительна. Она будет раздута до разрушения лучистым давлением (см. § 15).

Выход намечается с другой стороны. Звездой (по списку обсерватории Radcliff) заинтересовались как возможной кратной, и с помощью микрометрических и спекл-интерферометрических измерений выяснилось, что R 136 состоит по крайней мере из четырех звезд: с угловым расстоянием пара известна давно, пара разделена , а всего имеется 8 звезд в круге диаметром . Это — более крупный аналог Трапеции в Орионе. Можно предположить, что эти все звезды имеют массы порядка , что находится на пределе возможного. Они имеют сильное ультрафиолетовое излучение, которое все поглощается веществом туманности. Конечно, диффузная туманность обычно весьма неоднородна, о чем говорит ее сложная структура. Крупные потоки светящегося вещества или завихрения говорят о сложных хаотических движениях. В туманности Ориона были измерены лучевые скорости отдельных ее частей, которые указывают на беспорядочные турбулентные движения крупного масштаба с относительными скоростями, достигающими 12 км/с. Мелкие турбулентные ячейки размером около 0,02 пк движутся с меньшими скоростями.