Kadangi Hablas suteikė žmonijai galimybę savo akimis pamatyti nuostabias gilios erdvės nuotraukas, prieš mus atsivėrė tikra fantasmagorija. Per prietaiso ultravioletinius ir infraraudonuosius filtrus Visata sužibėjo brangakmeniais ir pradėjo atskleisti savo paslaptis astronomams. Lyg mokslininkai pagaliau surado laiko mašiną – juk tolimų žvaigždžių šviesa pasiekia Žemę milijonus metų, o pažvelgę į naktinį dangų, matome senovinius kitus pasaulius, seniai išnykusias žvaigždes ir supernovas, kurios faktas jau pasiekė „pilnametį“. Žvaigždžių ūkai – bene gražiausi ir jaudinantys kosminiai objektai, kurių esmė ilgą laiką žmonėms liko nesuvokiama. Tačiau šiandien yra daugiau ar mažiau aiški šių „amžinųjų“ medžiagų klasifikacija – kaip ir žmonės, žvaigždės gimsta iš šių dulkių ir evoliucijos pabaigoje vėl tampa dulkėmis.
Atradimų istorija
Andromeda
Kas yra ūkas? Anksčiau, kai galimybė iš arti žvelgti į erdvės gelmes buvo ribota, „ūkais“ buvo vadinama beveik viskas, kas neturėjo aiškių kontūrų, švytėjo ir buvo gana nejudri. Todėl artimiausia kolosali spiralinė galaktika M31 (NGC 224) buvo klaidingai pavadinta Andromedos ūku (nuotraukoje). Heraklio spiečius, kuris iš tikrųjų yra rutulinis žvaigždžių spiečius, buvo įtrauktas į tą pačią kategoriją. Tačiau dėl šių klaidų tikrai reikėtų atleisti – juk tyrimus dar 1787 metais atliko kometų ieškantis Charlesas Monsieuras. Būtent tada jo dėmesį patraukė nejudantys dangaus kūnai.
Atsiradus Lundmarko aparatui, buvo galima tiksliau išanalizuoti jų prigimtį: jie atskyrė galaktikas nuo ūkų, atrado nešviečiančius žvaigždžių debesis ir nustatė keletą priežasčių, kodėl švyti visi kiti spiečiai. Tačiau ne visi klaidingi supratimai buvo ištaisyti: XX amžiaus pradžioje buvo manoma, kad ūkai buvo dulkėti arba dujiniai, todėl garsus tyrinėtojas B. A. Voroncovas-Velyaminovas juos įdėjo į skirtingas savo knygų dalis. Šiuolaikiniai mokslininkai nebeabejoja, kad bet kuriame tokiame tarpžvaigždinės medžiagos spiečiuje yra ir dulkių, ir dujų – skirtumai gali būti tik procentais. O dabar daugiau apie kosmoso „brangakmenius“.
Tamsūs ūkai
arklio galva
Nenuostabu, kad ilgą laiką nebuvo įtarta apie jų egzistavimą – kaip ir juodųjų skylių atveju, tai tarsi juodos katės ieškojimas tamsiame kambaryje. Tačiau tokius objektus galima pamatyti, jei jie yra gerai apšviestoje vietoje – tarp žvaigždžių spiečių. Geri tokių objektų pavyzdžiai yra Coalsack arba Horsehead ūkai (nuotraukoje).
Kai teleskopų skiriamoji geba leido žvilgtelėti į Paukščių Taką, astronomai iš pradžių nusprendė, kad tamsios dėmės yra tam tikras tarpas, pro kurį matomi tolimesni galaktikos regionai. Tačiau, kaip paaiškėjo, „sieto“ teorija pasirodė klaidinga: juodos dėmės yra koncentruoti dulkių debesys, kurie sugeria spinduliuotę ir užstoja Galaktikos centrą nuo mūsų žvilgsnio. Būdami pačiame jos pakraštyje, dėl tamsių ūkų atimame galimybę naktiniame danguje pamatyti kaleidoskopą, kuris galėtų net pranokti Mėnulio šviesą. Tačiau neskubėkite liūdėti: Paukščių Tako širdyje dega labai radioaktyvios žvaigždės, todėl gyvenimas ant jų neįmanomas. O mūsų ozono kamuoliukas turi pakankamai darbo su saulės hiperaktyvumu – taigi visai biosferai tokia situacija negali būti patogesnė.
Atspindžio ūkai
Plejados
Norint švytėti, kaip tai daro žvaigždės, būtinas termobranduolinis procesas – tai, žinoma, neturi nieko bendra su ūkais. Tačiau kai kurios dulkių sankaupos gali atspindėti šviesą, pavyzdžiui, planetiniai palydovai. Didelės žvaigždės tampa šviesos šaltiniu, ir jūs galite suprasti, kad tai yra prieš jus esantis ūkas pagal mėlyną arba mėlyną švytėjimą aplink kolosalias saules (pavyzdžiui, šalia Plejadų žvaigždžių). Tačiau iš šios taisyklės yra išimtis – raudonasis supermilžinas Antaresas yra apsuptas tokios pat spalvos ūko.
Jonizuoti ūkai
Orionas
Dujų švytėjimo priežastis yra ta pati, kaip šviečiant kometos „uodegai“: ūkai, gavę tam tikrą „užtaisą“ iš galingesnių šaltinių, išleidžia jį į aplinkinę erdvę. Tokie žvaigždžių debesys dar vadinami emisijos debesimis. Ūkai negali lygintis su didelėmis žvaigždėmis – jų fotonai turi daug mažesnį krūvį, jiems sunkiau pasiekti Žemę – todėl matome juos raudonajame spektre, tarsi paskutinius saulėlydžio spindulius. Tačiau ir čia yra išimčių – esant labai galingam radiacijos šaltiniui, emisijos ūkai vis dar yra žali ir mėlyni. Jonizuotiems debesims priskiriami, pavyzdžiui, Oriono ūkas (nuotraukoje), Šiaurės Amerika, Tarantula, Pelikanas ir kt.
Planetiniai ūkai
katės akis
Tai emisijos ūko tipas: paprastai tokie objektai yra santykinai maži ir aiškios formos, kartais primenantys sustingusius vandens apskritimus, susidariusius tekant lašui. Tiesą sakant, milžiniškos žvaigždės „išėjimas į pensiją“ atrodo taip prabangiai (bent jau iš tolo): sunaudodama likusį vandenilį, ji plečiasi dėl savo apvalkalo išsiliejimo. Apgaubiančios didžiules erdves, šias medžiagas veikia žvaigždės šerdies spinduliuotė. Neįtikėtiniausias tokio proceso vaizdas buvo gautas Drako – Katės akies ūko – žvaigždyne. Jo pluoštinė struktūra, panaši į visų kitų ūkų, yra susijusi su galingų žvaigždžių magnetinių laukų veikimu, kurie turi tam tikras jėgos linijas ir trukdo elektra įkrautų dulkių ir dujų dalelių skersiniam judėjimui.
Ūkai iš smūginių bangų
Krabo ūkas
Tokių bangų, kurios gali sukelti viršgarsinį medžiagų judėjimą tarpžvaigždinėje terpėje, šaltiniai yra žvaigždžių vėjas arba supernovos sprogimai. Susidarančių ūkų temperatūra gali siekti milijardus laipsnių, todėl įkaitusios dujos išspinduliuoja daugiausia rentgeno spindulių diapazone. Tačiau judančios medžiagos kinetinė energija greitai išsenka, todėl trumpaamžiai ūkai išnyksta po trumpo (kosminiais standartais) laiko tarpo. Žymiausias tokio tipo ūkas yra Tauro žvaigždyne esantis „krabo“ ūkas, kuris danguje pasirodė 1054 m.
Be žvaigždžių, pro teleskopą matomos silpnai švytinčios mažos miglotos dėmės. Jie vadinami ūkais. Kai kurie iš jų turi gana ryškius kontūrus. Tarp jų yra keletas vadinamųjų planetinių ūkai. Kiekvieno iš jų viduje, centre, visada yra viena labai karšta žvaigždė. Tokie ūkai susideda iš išretintų dujų, kurios visomis kryptimis tolsta nuo centrinės žvaigždės dešimčių kilometrų per sekundę greičiu. Jei dujinis apvalkalas aplink žvaigždę viduje yra tuščiaviduris, ūkas atrodo kaip žiedas, pavyzdžiui, ūkas Lyros žvaigždyne. Tačiau daugelis ūkai neturi konkrečios formos. Jie atrodo kaip susmulkintas rūkas, plintantis upeliais įvairiomis kryptimis. Šios ūkai vadinami difuziniais. Jų žinomi keli šimtai.
Įspūdingiausias iš jų yra Oriono ūkas. Jis matomas net silpnu teleskopu, o kartais ir plika akimi. Šiame didžiuliame išsklaidyme ūkai, kaip ir planetų ūkuose, išretintos dujos šviečia veikiamos karštų žvaigždžių šviesos. ūkai. Kartais ryški žvaigždė apšviečia sutiktą dulkių dalelių debesį, kurio dydis panašus į dūmų daleles. Tada per teleskopą matome ir šviesų išsklaidytą ūką, bet ne dujų, o dulkių ūką. Daugybė ūkų XIX a. atrado Williamas Herschelis ir jo sūnus Johnas, kurie dirbo, ypač Pietų Afrikoje, stebėdami pietinį dangų.
XX amžiuje daugybę dujų ūkų Kryme atrado ir ištyrė rusų mokslininkas G. A. Shainas. Daugeliu atvejų dulkėtas ūkai nešviečia, nes šalia paprastai nėra žvaigždžių, kurios galėtų jas ryškiai apšviesti. Šios tamsios dulkėtos ūkai, dažnai su aiškiai apibrėžtais kraštais, randamos kaip proskynos šviesiose Paukščių Tako vietose. Tokie ūkai, kaip arklio galva (Orione, šalia šviesos sklaidos ūkai), vaizduojančių mažyčių dulkių spiečius, sugeria už jų esančių žvaigždžių šviesą
|
|
|
Straipsnio turinys
ŪKAS. Anksčiau astronomai tai vadino bet kokius dangaus objektus, kurie yra nejudantys žvaigždžių atžvilgiu, priešingai nei jie yra išsisklaidę, neryškūs, kaip mažas debesis (lotyniškas terminas astronomijoje vartojamas „ūkui“). ūkas reiškia „debesis“). Laikui bėgant tapo aišku, kad kai kurie iš jų, pavyzdžiui, Oriono ūkas, susideda iš tarpžvaigždinių dujų ir dulkių ir priklauso mūsų galaktikai. Kiti „baltieji“ ūkai, tokie kaip Andromeda ir Triangulum, pasirodė esąs milžiniškos žvaigždžių sistemos, panašios į Galaktiką. Čia kalbėsime apie dujų ūkus.
Iki XIX amžiaus vidurio. Astronomai tikėjo, kad visi ūkai yra tolimos žvaigždžių sankaupos. Tačiau 1860 m., pirmą kartą panaudojęs spektroskopą, W. Hogginsas parodė, kad kai kurie ūkai yra dujiniai. Kai įprastos žvaigždės šviesa praeina pro spektroskopą, stebimas ištisinis spektras, kuriame vaizduojamos visos spalvos nuo violetinės iki raudonos; kai kuriose žvaigždės spektro vietose yra siauros tamsios sugerties linijos, tačiau jas gana sunku pastebėti – jos matomos tik kokybiškose spektrų nuotraukose. Todėl, stebint akimis, žvaigždžių spiečiaus spektras atrodo kaip ištisinė spalvų juosta. Retintų dujų emisijos spektras, priešingai, susideda iš atskirų ryškių linijų, tarp kurių šviesos praktiškai nėra. Būtent tai Hogginsas matė, stebėdamas tam tikrus ūkus per spektroskopą. Vėlesni stebėjimai patvirtino, kad daugelis ūkų iš tiesų yra karštų dujų debesys. Astronomai tamsius difuzinius objektus dažnai vadina „ūkais“ – taip pat tarpžvaigždinių dujų debesimis, bet šaltais.
Ūkų tipai.
Ūkai skirstomi į šiuos pagrindinius tipus: difuziniai ūkai arba H II regionai, tokie kaip Oriono ūkas; atspindintys ūkai, tokie kaip Meropės ūkas Plejadėse; tamsūs ūkai, tokie kaip Coalsack, kurie paprastai yra susiję su molekuliniais debesimis; supernovos likučiai, tokie kaip Tinklinio ūkas Cygnus; planetiniai ūkai, kaip Žiedas Lyroje.
Difuziniai ūkai.
Plačiai žinomi išsklaidytų ūkų pavyzdžiai yra Oriono ūkas žiemos danguje, taip pat lagūnos ir Trifido ūkai vasaros danguje. Tamsios linijos, skiriančios Trigubą ūką, yra šalti dulkių debesys, gulintys priešais jį. Atstumas iki šio ūko yra maždaug. 2200 Šv. metų, o jo skersmuo kiek mažesnis nei 2 sv. metų. Šio ūko masė yra 100 kartų didesnė už saulės. Kai kurie pasklidieji ūkai, tokie kaip Lagoon 30 Doradus ir Orion ūkas, yra daug didesni ir masyvesni.
Priešingai nei žvaigždės, dujiniai ūkai neturi savo energijos šaltinio; jos šviečia tik tuomet, jei jų viduje arba šalia yra karštų žvaigždžių, kurių paviršiaus temperatūra 20 000–40 000 ° C. Šios žvaigždės skleidžia ultravioletinę spinduliuotę, kurią sugeria ūko dujos ir jos vėl išspinduliuoja matomos šviesos pavidalu. . Praleista pro spektroskopą, ši šviesa suskaidoma į būdingas įvairių dujų elementų emisijos linijas.
Atspindžio ūkai.
Atspindžio ūkas susidaro, kai šviesą sklaidančių dulkių grūdelių debesį apšviečia netoliese esanti žvaigždė, kurios temperatūra nėra pakankamai aukšta, kad dujos švytėtų. Netoli besiformuojančių žvaigždžių kartais matomi nedideli atspindžio ūkai.
Tamsūs ūkai.
Tamsūs ūkai yra debesys, daugiausia susidedantys iš dujų ir iš dalies dulkių (masės santykis ~ 100:1). Optiniame diapazone jie užstoja galaktikos centrą nuo mūsų ir yra matomi kaip juodos dėmės visame Paukščių Take, pavyzdžiui, Didžioji Cygnus takoskyra. Tačiau infraraudonųjų spindulių ir radijo diapazonuose šie ūkai skleidžia gana aktyviai. Kai kurie iš jų dabar formuoja žvaigždes. Dujų tankis juose daug didesnis nei debesų erdvėje, o temperatūra žemesnė, nuo – 260 iki – 220 ° C. Jie daugiausia susideda iš molekulinio vandenilio, tačiau juose randama ir kitų molekulių, įskaitant aminorūgščių molekules.
Supernovos likučiai.
Kai pasenusi žvaigždė sprogsta, jos išoriniai sluoksniai išsilieja maždaug greičiu. 10 000 km/s. Ši greitai judanti medžiaga, kaip buldozeris, priešais save surenka tarpžvaigždines dujas ir kartu sudaro struktūrą, panašią į Tinklinio ūką Cygnus. Susidūrimo metu judančios ir nejudančios medžiagos įkaista galinga smūgio banga ir švyti be papildomų energijos šaltinių. Dujų temperatūra siekia šimtus tūkstančių laipsnių, jos tampa rentgeno spinduliuotės šaltiniu. Be to, smūgio bangoje sustiprėja tarpžvaigždinis magnetinis laukas, o įkrautos dalelės – protonai ir elektronai – įsibėgėja iki energijos, daug didesnės nei šiluminio judėjimo energija. Šių greitai įkrautų dalelių judėjimas magnetiniame lauke sukuria spinduliuotę radijo diapazone, vadinamą ne terminiu.
Įdomiausia supernovos liekana – Krabo ūkas. Jame supernovos išmestos dujos dar nesusimaišė su tarpžvaigždine medžiaga.
1054 metais Jaučio žvaigždyne buvo matomas žvaigždės pliūpsnis. Protrūkio nuotrauka, atkurta iš Kinijos kronikų, rodo, kad tai buvo supernovos sprogimas, kuris maksimaliai pasiekė 100 milijonų kartų didesnį nei saulės šviesą. Krabo ūkas yra tiksliai to protrūkio vietoje. Išmatavę kampinį ūko dydį ir plėtimosi greitį bei padalydami vieną iš kito, jie apskaičiavo, kada šis plėtimasis prasidėjo – beveik tiksliai 1054 m. Nėra jokių abejonių: Krabo ūkas yra supernovos liekana.
Šio ūko spektre kiekviena linija yra dvišakė. Aišku, kad vienas linijos komponentas, perkeltas į mėlyną pusę, ateina iš kriauklės dalies, kuri artėja prie mūsų, o kita, pasislinkusi į raudonąją pusę, iš tolstančios dalies. Naudodami Doplerio formulę apskaičiavome plėtimosi greitį (1200 km/s) ir, palyginę jį su kampiniu plėtimosi greičiu, nustatėme atstumą iki Krabo ūko: apytiksl. 3300 Šv. metų.
Krabo ūkas yra sudėtingos struktūros: jo išorinė pluoštinė dalis skleidžia atskiras karštoms dujoms būdingas emisijos linijas; Šio apvalkalo viduje yra amorfinis kūnas, kurio spinduliuotė turi ištisinį spektrą ir yra labai poliarizuota. Be to, iš ten sklinda galinga nešiluma radijo banga. Tai galima paaiškinti tik tuo, kad ūko viduje greitieji elektronai juda magnetiniame lauke, skleisdami sinchrotroninę spinduliuotę plataus spektro diapazone – nuo radijo iki rentgeno spindulių. Daugelį metų Krabo ūko greitųjų elektronų šaltinis išliko paslaptingas, kol 1968-aisiais jo centre pavyko aptikti greitai besisukančią neutroninę žvaigždę – pulsarą, masyvios žvaigždės, sprogusios maždaug prieš 950 metų, liekaną. Atlikdama 30 apsisukimų per sekundę ir turėdama didžiulį magnetinį lauką, neutroninė žvaigždė skleidžia greitų elektronų, atsakingų už stebimą spinduliuotę, srautus į aplinkinį ūką.
Paaiškėjo, kad sinchrotroninės spinduliuotės mechanizmas yra labai paplitęs tarp aktyvių astronominių objektų. Mūsų galaktikoje galime išskirti daugybę supernovų liekanų, kurios išsiskiria dėl elektronų judėjimo magnetiniame lauke, pavyzdžiui, galingą radijo šaltinį Cassiopeia A, su kuriuo optiniame diapazone yra susietas besiplečiantis pluoštinis apvalkalas. Iš milžiniškos elipsės formos galaktikos M 87 šerdies išsviedžiama plona karštos plazmos srovė su magnetiniu lauku, spinduliuojanti visuose spektriniuose diapazonuose. Neaišku, ar aktyvūs procesai radijo galaktikų ir kvazarų branduoliuose yra susiję su supernovomis, tačiau fizikiniai spinduliavimo procesai juose yra labai panašūs.
Planetiniai ūkai.
Paprasčiausi galaktikos ūkai yra planetiniai. Jų aptikta apie du tūkstančius, o iš viso Galaktikoje yra apie du tūkstančius. 20 000 Jie susitelkę galaktikos diske, bet negravituoja, kaip difuziniai ūkai, į spiralines rankas.
Stebint per nedidelį teleskopą, planetiniai ūkai atrodo kaip neryškūs diskai be daug detalių ir todėl panašūs į planetas. Daugelyje jų šalia centro matoma mėlyna karšta žvaigždė; tipiškas pavyzdys yra Žiedo ūkas Lyroje. Kaip ir difuziniai ūkai, jų švytėjimo šaltinis yra viduje esančios žvaigždės ultravioletinė spinduliuotė.
Spektrinė analizė.
Norint analizuoti ūko emisijos spektrinę sudėtį, dažnai naudojamas beplyšinis spektrografas. Paprasčiausiu atveju šalia teleskopo židinio dedamas įgaubtas lęšis, kuris susiliejantį šviesos spindulį paverčia lygiagrečiu. Jis nukreipiamas į prizmę arba difrakcinę gardelę, kuri padalija spindulį į spektrą, o tada išgaubtu lęšiu šviesa sufokusuojama į fotografinę plokštę ir gaunamas ne tik vienas objekto vaizdas, bet keli, priklausomai nuo skaičiaus. emisijos linijų savo spektre. Tačiau centrinės žvaigždės vaizdas yra ištemptas į liniją, nes jos spektras yra ištisinis.
Dujinių ūkų spektruose yra visų svarbiausių elementų linijos: vandenilio, helio, azoto, deguonies, neono, sieros ir argono. Be to, kaip ir visur kitur Visatoje, vandenilis ir helis yra daug didesni nei kiti.
Vandenilio ir helio atomų sužadinimas ūke nevyksta taip, kaip laboratoriniame dujų išlydžio vamzdyje, kur greitųjų elektronų srautas, bombarduodamas atomus, perkelia juos į aukštesnės energijos būseną, po kurios atomas grįžta atgal. į normalią būseną, skleidžia šviesą. Ūke nėra tokių energingų elektronų, kurie savo smūgiu galėtų sužadinti atomą, t.y. „išmesti“ savo elektronus į aukštesnes orbitas. Ūke atomų „fotojonizacija“ vyksta centrinės žvaigždės ultravioletiniais spinduliais, t.y. atvykstančio kvanto energijos pakanka visiškai atplėšti nuo atomo elektroną ir leisti jam į „laisvą skrydį“. Vidutiniškai praeina 10 metų, kol laisvasis elektronas susitinka su jonu, ir jie vėl susijungia (rekombinuoja) į neutralų atomą, išskirdami rišančią energiją šviesos kvantų pavidalu. Rekombinacinės emisijos linijos stebimos radijo, optinio ir infraraudonųjų spindulių spektro diapazonuose.
Stipriausios emisijos linijos planetų ūkuose priklauso deguonies atomams, praradusiems vieną ar du elektronus, taip pat azoto, argono, sieros ir neono. Be to, jie skleidžia linijas, kurios niekada nepastebimos jų laboratoriniuose spektruose, bet atsiranda tik ūkams būdingomis sąlygomis. Šios eilutės vadinamos „uždraustomis“. Faktas yra tas, kad atomas paprastai yra sužadintas mažiau nei milijonąją sekundės dalį, o tada pereina į normalią būseną, išspindėdamas kvantą. Tačiau yra tam tikrų energijos lygių, tarp kurių atomas pereina labai „nenoromis“, likdamas susijaudinęs sekundes, minutes ir net valandas. Per tiek laiko santykinai tankių laboratorinių dujų sąlygomis atomas būtinai susiduria su laisvuoju elektronu, kuris pakeičia jo energiją ir perėjimas eliminuojamas. Tačiau itin retame ūke sužadintas atomas ilgą laiką nesusiduria su kitomis dalelėmis ir galiausiai įvyksta „uždraustas“ perėjimas. Štai kodėl uždraustas linijas pirmiausia atrado ne fizikai laboratorijose, o astronomai, stebėję ūkus. Kadangi šių linijų laboratoriniuose spektruose nebuvo, kurį laiką net buvo manoma, kad jos priklauso Žemėje nežinomam elementui. Jie norėjo jį pavadinti „nebuliumi“, tačiau nesusipratimas netrukus buvo išaiškintas. Šios linijos matomos tiek planetinių, tiek difuzinių ūkų spektruose. Tokių ūkų spektruose taip pat yra silpna nuolatinė emisija, kuri atsiranda, kai elektronai rekombinuojasi su jonais.
Plyšiniu spektrografu gautose ūkų spektrogramose linijos dažnai atrodo nutrūkusios ir suskilusios. Tai Doplerio efektas, rodantis santykinį ūko dalių judėjimą. Planetiniai ūkai paprastai plečiasi radialiai nuo centrinės žvaigždės 20–40 km/s greičiu. Supernovos apvalkalai plečiasi daug greičiau, sujaudindami smūgio bangą priešais juos. Difuziniuose ūkuose vietoj bendro išsiplėtimo dažniausiai stebimas turbulentinis (chaotiškas) atskirų dalių judėjimas.
Svarbi kai kurių planetinių ūkų savybė yra jų monochromatinės spinduliuotės stratifikacija. Pavyzdžiui, pavieniui jonizuoto atominio deguonies (praradusio vieną elektroną) emisija stebima plačioje vietoje, dideliu atstumu nuo centrinės žvaigždės, o dvigubai jonizuotas (t.y. praradęs du elektronus) deguonis ir neonas matomi tik vidinėje ūko dalyje, o keturgubai jonizuotas neonas arba deguonis pastebimi tik centrinėje jo dalyje. Šis faktas paaiškinamas tuo, kad stipresnei atomų jonizacijai būtini energetiniai fotonai nepasiekia išorinių ūko sričių, o sugeria dujos netoli nuo žvaigždės.
Pagal savo cheminę sudėtį planetiniai ūkai yra labai įvairūs: elementai susintetinami žvaigždės žarnyne, vienuose iš jų buvo susimaišę su išmesto apvalkalo medžiaga, o kituose – ne. Supernovos liekanų sudėtis yra dar sudėtingesnė: žvaigždės išmesta medžiaga daugiausia yra sumaišyta su tarpžvaigždinėmis dujomis, be to, skirtingi tos pačios liekanos fragmentai kartais turi skirtingą cheminę sudėtį (kaip Cassiopeia A). Ši medžiaga greičiausiai yra išstumta iš įvairių žvaigždės gelmių, todėl galima patikrinti žvaigždžių evoliucijos ir supernovų sprogimų teoriją.
Ūkų kilmė.
Difuziniai ir planetiniai ūkai turi visiškai skirtingą kilmę. Pasklidosios visada randamos žvaigždžių formavimosi regionuose – dažniausiai galaktikų spiralinėse šakose. Paprastai jie siejami su dideliais šaltais dujų ir dulkių debesimis, kuriuose susidaro žvaigždės. Ryškus difuzinis ūkas – maža tokio debesies gabalėlis, įkaitintas šalia gimusios karštos masyvios žvaigždės. Kadangi tokios žvaigždės susidaro nedažnai, pasklidieji ūkai ne visada lydi šaltus debesis. Pavyzdžiui, Orione yra tokių žvaigždžių, todėl yra keli pasklidieji ūkai, tačiau jie yra mažyčiai, palyginti su nematomu tamsiu debesiu, kuris užima beveik visą Oriono žvaigždyną. Mažoje Tauro žvaigždžių formavimosi srityje nėra ryškių karštų žvaigždžių, taigi ir pastebimų difuzinių ūkų (prie aktyvių jaunų T Tauri žvaigždžių yra tik keli silpni ūkai).
Planetiniai ūkai yra apvalkalai, kuriuos išmeta žvaigždės paskutiniame jų evoliucijos etape. Įprasta žvaigždė šviečia dėl jos šerdyje vykstančių termobranduolinių reakcijų, paverčiančių vandenilį heliu. Tačiau kai vandenilio atsargos žvaigždės šerdyje išsenka, įvyksta greiti pokyčiai: helio šerdis susitraukia, apvalkalas plečiasi ir žvaigždė virsta raudonuoju milžinu. Paprastai tai yra kintamos žvaigždės, tokios kaip Mira Ceti arba OH/IR su didžiuliais pulsuojančiais apvalkalais. Galiausiai jie išmetė išorines savo kriauklių dalis. Žvaigždės viduje yra labai aukšta temperatūra, kartais viršija 100 000 ° C. Ji pamažu susitraukia ir virsta balta nykštuke, neturinčia branduolinės energijos šaltinio ir lėtai vėsta. Taigi planetinius ūkus išmeta centrinės žvaigždės, o pasklidieji ūkai, tokie kaip Oriono ūkas, yra medžiaga, kuri buvo nepanaudota žvaigždžių formavimosi procese.
Spektrinė analizė. Norint analizuoti ūko emisijos spektrinę sudėtį, dažnai naudojamas beplyšinis spektrografas. Paprasčiausiu atveju šalia teleskopo židinio dedamas įgaubtas lęšis, kuris susiliejantį šviesos spindulį paverčia lygiagrečiu. Jis nukreipiamas į prizmę arba difrakcinę gardelę, kuri padalija spindulį į spektrą, o tada išgaubtu lęšiu šviesa sufokusuojama į fotografinę plokštę ir gaunamas ne tik vienas objekto vaizdas, bet keli, priklausomai nuo skaičiaus. emisijos linijų savo spektre. Tačiau centrinės žvaigždės vaizdas yra ištemptas į liniją, nes jos spektras yra ištisinis.Dujinių ūkų spektruose yra visų svarbiausių elementų linijos: vandenilio, helio, azoto, deguonies, neono, sieros ir argono. Be to, kaip ir visur kitur Visatoje, vandenilis ir helis yra daug didesni nei kiti.
Vandenilio ir helio atomų sužadinimas ūke nevyksta taip, kaip laboratoriniame dujų išlydžio vamzdyje, kur greitųjų elektronų srautas, bombarduodamas atomus, perkelia juos į aukštesnės energijos būseną, po kurios atomas grįžta atgal. į normalią būseną, skleidžia šviesą. Ūke nėra tokių energingų elektronų, kurie savo smūgiu galėtų sužadinti atomą, t.y. „išmesti“ savo elektronus į aukštesnes orbitas. Ūke atomų „fotojonizacija“ vyksta centrinės žvaigždės ultravioletiniais spinduliais, t.y. atvykstančio kvanto energijos pakanka visiškai atplėšti nuo atomo elektroną ir leisti jam į „laisvą skrydį“. Vidutiniškai praeina 10 metų, kol laisvasis elektronas susitinka su jonu, ir jie vėl susijungia (rekombinuoja) į neutralų atomą, išskirdami rišančią energiją šviesos kvantų pavidalu. Rekombinacinės emisijos linijos stebimos radijo, optinio ir infraraudonųjų spindulių spektro diapazonuose.
Stipriausios emisijos linijos planetų ūkuose priklauso deguonies atomams, praradusiems vieną ar du elektronus, taip pat azoto, argono, sieros ir neono. Be to, jie skleidžia linijas, kurios niekada nepastebimos jų laboratoriniuose spektruose, bet atsiranda tik ūkams būdingomis sąlygomis. Šios eilutės vadinamos „uždraustomis“. Faktas yra tas, kad atomas paprastai yra sužadintas mažiau nei milijonąją sekundės dalį, o tada pereina į normalią būseną, išspindėdamas kvantą. Tačiau yra tam tikrų energijos lygių, tarp kurių atomas pereina labai „nenoromis“, likdamas susijaudinęs sekundes, minutes ir net valandas. Per tiek laiko santykinai tankių laboratorinių dujų sąlygomis atomas būtinai susiduria su laisvuoju elektronu, kuris pakeičia jo energiją ir perėjimas eliminuojamas. Tačiau itin retame ūke sužadintas atomas ilgą laiką nesusiduria su kitomis dalelėmis ir galiausiai įvyksta „uždraustas“ perėjimas. Štai kodėl uždraustas linijas pirmiausia atrado ne fizikai laboratorijose, o astronomai, stebėję ūkus. Kadangi šių linijų laboratoriniuose spektruose nebuvo, kurį laiką net buvo manoma, kad jos priklauso Žemėje nežinomam elementui. Jie norėjo jį pavadinti „nebuliumi“, tačiau nesusipratimas netrukus buvo išaiškintas. Šios linijos matomos tiek planetinių, tiek difuzinių ūkų spektruose. Tokių ūkų spektruose taip pat yra silpna nuolatinė emisija, kuri atsiranda, kai elektronai rekombinuojasi su jonais.
Plyšiniu spektrografu gautose ūkų spektrogramose linijos dažnai atrodo nutrūkusios ir suskilusios. Tai Doplerio efektas, rodantis santykinį ūko dalių judėjimą. Planetiniai ūkai paprastai plečiasi radialiai nuo centrinės žvaigždės 20-40 km/s greičiu. Supernovos apvalkalai plečiasi daug greičiau, sujaudindami smūgio bangą priešais juos. Difuziniuose ūkuose vietoj bendro išsiplėtimo dažniausiai stebimas turbulentinis (chaotiškas) atskirų dalių judėjimas.
Svarbi kai kurių planetinių ūkų savybė yra jų monochromatinės spinduliuotės stratifikacija. Pavyzdžiui, pavieniui jonizuoto atominio deguonies (praradusio vieną elektroną) emisija stebima plačioje vietoje, dideliu atstumu nuo centrinės žvaigždės, o dvigubai jonizuotas (t.y. praradęs du elektronus) deguonis ir neonas matomi tik vidinėje ūko dalyje, o keturgubai jonizuotas neonas arba deguonis pastebimi tik centrinėje jo dalyje. Šis faktas paaiškinamas tuo, kad stipresnei atomų jonizacijai būtini energetiniai fotonai nepasiekia išorinių ūko sričių, o sugeria dujos netoli nuo žvaigždės.
Pagal savo cheminę sudėtį planetiniai ūkai yra labai įvairūs: elementai susintetinami žvaigždės žarnyne, vienuose iš jų buvo susimaišę su išmesto apvalkalo medžiaga, o kituose – ne. Supernovos liekanų sudėtis yra dar sudėtingesnė: žvaigždės išmesta medžiaga daugiausia yra sumaišyta su tarpžvaigždinėmis dujomis, be to, skirtingi tos pačios liekanos fragmentai kartais turi skirtingą cheminę sudėtį (kaip Cassiopeia A). Ši medžiaga greičiausiai yra išstumta iš įvairių žvaigždės gelmių, todėl galima patikrinti žvaigždžių evoliucijos ir supernovų sprogimų teoriją.
- Tai ūkų tipai. Jie gražūs, didingi, žavūs ir, nepaisant to, kad juos sunku aptikti pro teleskopą, stebėjimo entuziastai skiria daug laiko jų paieškai. Jie yra unikalūs, kiekvienas skiriasi nuo kito. Matmenys erdvėje yra palyginti maži ir yra nedideliu atstumu nuo mūsų (astronominių vertybių požiūriu). Juose vyrauja vandenilis – 90 % ir helis – 9,9 %. Mes nesvarstysime, ar kiekvienas ūkas priklauso vienam ar kitam, mūsų užduotis yra skirtinga. Leisk man nustoti pykti ir eiti tiesiai prie reikalo.
1. Difuzinis ūkas
Difuzinis lagūnos ūkas
Difuziniai ūkai, skirtingai nei žvaigždės, neturi savo energijos šaltinio. Švytėjimas jų viduje kyla iš karštų žvaigždžių, esančių viduje arba šalia jo. Tokie ūkai dažniau randami galaktikų „šakose“, kur vyksta aktyvus žvaigždžių formavimasis, ir yra medžiagos, kurios nėra įtrauktos į žvaigždės sudėtį.
Difuziniai ūkai vyrauja raudonos spalvos – taip yra dėl jų viduje esančio vandenilio gausos. Žalia ir mėlyna spalvos pasakoja apie kitus cheminius elementus, tokius kaip helis, azotas ir sunkieji metalai.
Šie ūkai yra populiariausi ir prieinami stebėjimui naudojant mažo padidinimo prietaisus - Oriono ūkas Oriono žvaigždyne, kurį paminėjau straipsnyje.
Taip pat dažnai vadinami difuziniai ūkai emisija.
2. Atspindžio ūkas
Raganos galvos atspindžio ūkas
Atspindintis ūkas neskleidžia jokios savo šviesos. Tai dujų ir dulkių debesis, atspindintis šviesą iš netoliese esančių žvaigždžių. Kaip ir difuziniai ūkai, atspindintys ūkai randami aktyvaus žvaigždžių formavimosi regionuose. Jie turi didesnį melsvą atspalvį, nes... jis išsisklaido geriau nei kiti.
Šiandien nėra žinoma daug tokio tipo ūkų – apie 500.
Kai kurie šaltiniai neskiria atspindžio ūko atskirai, bet priskiria jį difuziniam ūkui.
3. Tamsusis ūkas
Tamsus Arklio galvos ūkas
Toks ūkas atsiranda dėl šviesos blokavimo iš už jo esančių objektų. Tai debesis. Kompozicija beveik identiška ankstesniam atspindžio ūkui, skiriasi tik šviesos šaltinio vieta.
Paprastai tamsus ūkas stebimas kartu su atspindžiu arba difuziniu ūku. Puikus pavyzdys aukščiau esančioje nuotraukoje. "Arklio galva"- čia tamsus regionas blokuoja šviesą iš daug didesnio išsklaidyto ūko už jo. Mėgėjišku teleskopu tokius ūkus pamatyti bus itin sunku arba beveik neįmanoma. Tačiau radijo diapazone tokie ūkai aktyviai skleidžia elektromagnetines bangas.
4. Planetinis ūkas
Planetos ūkas M 57
Galbūt gražiausias ūko tipas. Paprastai toks ūkas yra žvaigždės gyvenimo pabaigos rezultatas, t.y. jo sprogimas ir dujų sklaida į kosmosą. Nepaisant to, kad žvaigždė sprogsta, ji vadinama planetine. Taip yra dėl to, kad stebint tokie ūkai atrodo kaip planetos. Dauguma jų yra apvalios arba ovalios formos. Viduje esantį dujų apvalkalą apšviečia pačios žvaigždės liekanos.
Iš viso atrasta apie du tūkstančius planetinių ūkų, nors vien mūsų Paukščių Tako galaktikoje jų yra daugiau nei 20 000.
5. Supernovos liekanos
Krabo ūkas M 1
Supernova- tai staigus žvaigždės ryškumo padidėjimas dėl jos sprogimo ir didžiulio energijos kiekio išleidimo į kosmoso aplinką.
Aukščiau esančioje nuotraukoje parodytas puikus žvaigždės sprogimo pavyzdys, kai išmestos dujos dar nesusimaišė su tarpžvaigždine medžiaga. Remiantis Kinijos kronikomis, šis sprogimas buvo užfiksuotas 1054 m. Tačiau turime suprasti, kad atstumas iki Krabo ūko yra apie 3300 šviesmečių.
tiek. Yra tik 5 ūkų tipai, kuriuos reikia žinoti ir mokėti atpažinti. Tikiuosi, kad man pavyko perteikti informaciją jums prieinama forma ir paprasta kalba. Jei turite klausimų, klauskite, rašykite komentaruose. ačiū.
