ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАЗА И ИЗЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ ЗВЕЗДЫ. ДВИЖЕНИЯ ВНУТРИ ГАЗОВОЙ ТУМАННОСТИ

Как уже указывалось выше, нагретый при ионизации газ расширяется. Расширение в вакуум идет без осложнений, но при расширении в сторону холодных водородных масс вызывает ряд явлений на поверхности раздела. Давление со стороны ионизованной зоны НИ , так как при , а со стороны зоны , где . Разница между тем и другим вызывает заметное ускорение движения межзвездного газа прочь от звезды. Наряду с этим плотные ионизуемые массы газа, расширяясь, оттекают по горячей области назад к звезде и по реактивному принципу передают импульс неионизованным массам вперед от звезды. Встречаясь со значительными уплотнениями в зоне HI, ионизующее излучение не в состоянии превращать их в зоны НИ, так как в тонком, но плотном оттекающем слое на границе двух зон оно эффективно поглощается. В то же время в холодной зоне давление возрастает под воздействием уплотняющего давления зоны НИ до тех пор, пока в холодном газе число частиц не станет равным . Тогда успешно противодействует величине и горячие газы обтекают холодные плотные области, которые становятся видимыми как темные длинные выступы. Подобные выступы, получившие название «слоновых хоботов», известны у нескольких туманностей. Особенно эффектны они у туманности, связанной со скоплением горячих звезд Мессье 16 (NGC 6611) в созвездии Змеи (рис. 159).

Здесь, как и у многих других туманностей, наблюдаются блестящие ободки, отделяющие светящуюся зону НИ от темной HI. В них проявляется наиболее динамическая часть процесса становления диффузной туманности. Как сказано выше, на границе двух зон образуется хотя и тонкий, но плотный слой ионизованного газа, в котором больше, чем в остальных местах области HII, почему этот слой и выделяется своей яркостью.

Сюда примешивается еще один процесс: горячий плотный газ расширяется в сторону плотного нейтрального водорода со сверхзвуковой скоростью, в результате чего возникает и распространяется в зоне HI ударная волна, в которой температура значительно повышена. Впрочем, обычно это повышение не превосходит 1000 К и не вызывает свечения водорода.

Рис. 169. Газовая туманность в созвездии Змеи, ассоциированная со скоплением M16 горячих звезд Ое. Выделяются темные «слоновые хоботы» неионизованного вещества и светлые ободкв вокруг них

Свечение возникнет лишь как следствие ионизации, которая становится возможной после оттока горячего газа от границы зоны, так что кванты проникают через границу беспрепятственно. Разогревание туманности и последующее расширение ее ведут к тому, что туманность становится все более разреженной, а плотность ионизующего излучения также падает, так что туманность приходит в конце концов к стационарному состоянию, которое может медленно изменяться вследствие движения звезды относительно туманности.

Тепловое расширение туманности будет сдерживаться давлением газа в холодной области.

Обтекая уплотнения нейтрального водорода, куда ионизующее излучение проникает с трудом, горячий газ расширяющейся области НII может сжать холодный газ вместе с содержащейся в ней пылью до плотностей, при которых газ способен сжиматься дальше самостоятельно под действием гравитации, а уплотненная в нем пыль придает сгущению высокую или полную непрозрачность.

Рис. 160. Совокупность волокнистых туманностей («Перистая», «Воронка»,...) NGC 6960, 6992-5 в Лебеде (негатив). Фотография получена в свете и очень хорошо показывает волокнистую! структуру. Почти так же выглядят эти туманности в лучах На (Астрофизическая обсерватория АН Казахской ССР)

Таково, можно думать, происхождение описанных в § 26 глобул, часто видимых на фоне ярких диффузных туманностей (см., например, рис. 157 и 159).

Дальнейшее сжатие глобулы, если ее плотность достаточна, чтобы силы тяготения могли это сделать самостоятельно, может привести к образованию в центре ее звезды. Известно немало случаев, когда звезда типа Т Тельца находится внутри освещаемой ею туманности, которая имеет кометообразную форму и головой своей обращена к горячей возбуждающей звезде; с этой стороны туманность также имеет светлый ободок. Кометообразную туманность можно поэтому рассматривать как «слоновый хобот», освещенный изнутри образовавшейся недавно молодой звездой типа Т Тельца.

Распространение ударной волны при расширении горячего ионизованного водорода в зону нейтрального водорода вызывает сильное разогревание газа за фронтом этой волны, где происходит сильное сжатие. Чтобы этот процесс привел к свечению водорода, необходима скорость движения разогретого газа не менее 100 км/с. Скорости такого порядка и больше можно встретить среди остатков оболочек сверхновых. При последующем быстром охлаждении газа до температур 10 000—30 000 К ионизованный водород и другие элементы быстро высвечиваются, так что прохождение фронта будет обозначено тонким волокном, толщина которого определяется длиной пути фронта ударной волны за время возвращения ионов водорода обратно в нейтральное состояние. Подсчеты дают для этой толщины значения в немного сотых долей парсека, что согласуется с наблюдаемыми толщинами волокон волокнистых туманностей. Последние встречаются на небе часто (см. рис. 160) и хотя дают эмиссионный спектр, соответствующий описанному механизму свечения, но обнаружить возбуждающую звезду для них не удается. Быть может, все они порождаются оболочками, выброшенными в прошлом при вспышках сверхновых. Звезда, оставшаяся после вспышки, неотличима от других звезд поля, или она вообще перестает быть видимой, а оболочка, сильно заторможенная при своем продвижении по межзвездной среде (до скорости около 100 км/с), еще проявляет себя.

В одном случае такая звезда все же обнаружена, но, вследствие сильного межзвездного поглощения, не в оптическом диапазоне. Это рентгеновский источник Лебедь , который давно известен как сильный и переменный источник радиоизлучения, теперь он выявлен и как инфра красная звезда. Рентгеновское излучение пульсирует с периодом , такие же пульсации обнаружены у радиоизлучения и, наконец, в -излучении (в области энергий больше 100 МэВ). По-видимому, именно он является остатком сверхновой, породившей систему волокнистых туманностей на рис. 160.