Что такое туманности и зачем они нужны нашей Вселенной.

Туманности — это огромные облака пыли и газов в космическом пространстве, которые служат питательной средой для рождения новых звезд. Некоторые туманности образуются в результате гибели звезды. После завершения жизненного цикла некоторые звезды взрываются в виде сверхновых, выбрасывая в космос огромные облака пыли и газов. Другие туманности образуются, когда межзвездная материя, включая газы и частицы космической пыли, собираются вместе и под действием гравитации образуют скопления, создавая области повышенной плотности.

Эмиссионные туманности

Эмиссионные туманности состоят из облаков ионизированного газа, излучающего свет в оптическом диапазоне. Они имеют очень разную плотность, а их масса обычно составляет от 100 до 10 000 солнечных масс.

Они могут возникать, когда облако межзвездного газа с высокой долей нейтральных атомов водорода ионизируется

горячими звездами О-типа ( сине-белые звезды с температурой поверхности обычно около 25 000-50 000 К). Они испускают большое количество высокоэнергетических фотонов. Эти фотоны разбивают нейтральные атомы водорода на ядра водорода и электроны, которые вновь рекомбинируют, образуя нейтральный водород в возбужденном состоянии. Когда нейтральные атомы водорода возвращаются в состояние с более низкой энергией, они испускают фотоны с длиной волны в красной части спектра, придавая эмиссионным туманностям характерный красный цвет.

Эмиссионные туманности часто называют областями HII, поскольку они состоят в основном из ионизированного водорода (астрономы используют термин HII для обозначения ионизированного водорода, а HI — для нейтрального водорода).

Отражательные туманности.Такие туманности образуются, когда свет от звезды рассеивается или отражается от соседнего пылевого облака. Самые яркие отражательные туманности освещаются звездами B-типа. Они очень светлые, но их температура обычно ниже 25 000 Кельвинов, что несколько холоднее, чем у звезд О-типа, создающих эмиссионные туманности.

Поскольку размер частиц пыли в облаке схож с длиной волны синего света, то именно он рассеивается в сильнее всего. В результате эти туманности часто имеют голубоватый оттенок.

Темные туманности

Темные туманности содержат очень высокую концентрацию космической пыли, поэтому они поглощают видимый свет и выглядят в пространстве как темное пятно. Они наиболее заметны, когда расположены напротив более яркой области, например, эмиссионной туманности или в регионе с большим количеством звезд. Известные примеры — туманность «Угольный мешок», видимая в южном полушарии, и туманность «Конская голова».Темные туманности очень холодные, их средняя температура составляет от 10 до 100 градусов Кельвина. Такие низкие температуры способствуют образованию водорода, поэтому они обычно являются областями активного звездообразования.

Гигантские молекулярные облака – это самые большие туманности, они содержат более миллиона солнечных масс вещества и имеют размеры более 650 световых лет. Самые маленькие туманностей, (глобулы Бока), имеют размеры менее 3 световых лет, и иметь массу не более 2 000 солнечных масс. 

Интересные факты о туманностях

Вот несколько занимательных фактов о космических пылевых облаках:

В 1786 году астроном Фредерик Уильям Гершель обнаружил сложную по структуре туманность Кошачий глаз (NGC 6543). Это пылевое облако включает в себя окружающее гало диаметром три световых года и многочисленные структуры, похожие на узлы, пузыри, концентрические кольца, и петли. Это была первая планетарная туманность, замеченная учеными, и до сих пор астрономы не смогли полностью понять ее структуру.

До 20-го века понятие » галактики» как отдельного термина не существовало. Астрономы считали туманности и галактики чем-то одинаковым, поэтому первую обнаруженную галактику — Андромеду — раньше называли туманностью Андромеды. Однако галактика и туманность — это абсолютно разные вещи. Ключевое различие между ними заключается в том, что туманность возникает из межзвездной среды, она состоит в основном из гелия и водорода, и обычно размеры туманностей колеблются от нескольких до сотни световых лет. В то время как галактика гораздо больше — от сотен до тысяч световых лет — и состоит из пыли, звезд, туманностей и солнечных систем.

Самая большая туманность под названием «Тарантул» имеет размер 1 800 световых лет в самом широком месте и находится на расстоянии около 170 000 световых лет от нашей планеты. Это эмиссионная туманность, расположена в Большом Магеллановом облаке. Считается, что в Тарантуле находится до 800 000 звезд, и в настоящее время он считается самым активным звездным питомником из всех известных.  

Самые горячие звезды в нашей галактике могут иметь температуру около 250 000 °C, и находятся они в туманности Бабочка (NGC 6302) — пылевом облаке, раскинувшемся в виде крыльев бабочки и расположенном на расстоянии около 4 000 световых лет от Земли в созвездии Скорпиона.

В 1995 году космический телескоп «Hubble» зафиксировал изображение, получившее название «Столпы творения». На снимке видны возвышающиеся спирали космической пыли и газа в центре туманности Орла (NGC 6611). «Столбы» — это облака пыли и газа в области туманности, где идут активные процессы звездообразования, а новорожденные звезды скрыты за их нечеткими спиралями. В более позднем исследовании NASA утверждалось, что сверхновая звезда внутри туманности уничтожила столбы, однако новые доказательства говорят о том, что столбы все еще существуют и, вероятно, сохранятся в течение следующих нескольких сотен тысяч лет, прежде чем медленно растворятся.  

Многие могут подумать, что туманности — это просто разноцветные пылевые облака, которые астрономы наблюдают в телескопы (очень яркие туманности, такие как туманность Ориона, можно наблюдать даже невооруженным глазом), но всё намного сложнее. Благодаря туманностям не только рождаются звезды и солнечные системы, но и происходит непрерывная эволюция всей нашей Вселенной.