Содержание
Что такое туманности и зачем они нужны нашей Вселенной
Туманности — разноцветные облака космической пыли — это одновременно колыбель и усыпальница звезд
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.
Гигантская эмиссионная туманность NGC 2014 (справа) и ее маленькая соседка NGC 2020 (слева). NASA, ESA и STScI
В результате турбулентности в глубинах космических облаков образуются области высокой плотности, называемые «узлами». Когда узлы обладают достаточной массой, газ и пыль могут разрушиться под действием гравитационного притяжения.
Когда узел распадается, гравитационное давление заставляет материал в центре нагреваться, создавая протозвезду. Когда ядро протозвезды становится достаточно горячим, чтобы в нем начался термоядерный синтез, рождается звезда.
Однако не весь материал в коллапсирующем облаке становится частью звезды. Оставшаяся пыль может превратиться в планеты или более мелкие объекты, такие как астероиды. Согласно данным сайта Hubblesite, трехмерные компьютерные модели звездообразования показывают, что разрушающиеся газ и пыль обычно распадаются на два или более отдельных сгустка. Исследователи предполагают, что именно поэтому большинство звезд в Млечном Пути расположены парами или группами.
Одна из самых ярких туманностей — туманность Ориона, расположенная от нас на расстоянии около 1 345 световых лет. Это также ближайшая к Земле область звездообразования.
Однако Орион — не самая близкая туманность; считается, что ближе всего к Земле находится туманность Спираль (или Улитка), замеченная Карлом Людвигом Хардингом в начале 1800-х годов.
Она находится на расстоянии около 655 световых лет, но состоит из остатков погибшей звезды и не может рождать новые объекты.
Изображение Крабовидной туманности, сделанное телескопом Хаббл. Источник: NASA, ESA, J. Hester и A. Loll/Wikimedia Commons
Как образуется туманность?
И несмотря на то, что космос на первый взгляд кажется пустым, в действительности он содержит изрядное количество частиц газа и пыли, которые называются межзвездной средой ( МЗС). Большая часть этой среды состоит из газа, примерно 75% водорода и около 25% гелия. Межзвездная среда включает в себя как нейтральные атомы и молекулы, так и заряженные частицы, такие как ионы и электроны. Обычно эти частицы сильно разбросаны, их средняя плотность составляет около 1 атома на кубический сантиметр. (Для сравнения, на уровне моря земная атмосфера содержит около 25 x 1018 молекул на кубический сантиметр).
Хотя это очень низкая плотность, общее количество вещества может достигать значительных размеров на огромных межзвездных пространствах.
Со временем гравитационное притяжение может привести к тому, что эта материя начнет объединяться в более крупные сгустки. В областях с высокой плотностью давление гравитации может привести к тому, что газообразный материал нагреется настолько, что в нем начнется термоядерный синтез. Когда это произойдет, начнется процесс формирования новых звезд.
Однако гравитационное притяжение — не единственный способ образования туманностей. Когда достаточно большая умирающая звезда взрывается в сверхновую ( это астрономическое событие, означающее окончание жизненного цикла звезды), выброшенный при взрыве материал вместе с другим межзвездным веществом, поднятым ударной волной, может образовать тип туманности, называемый остатком сверхновой. Такие туманности не всегда видны, но из-за взаимодействия с окружающей межзвездной средой они могут излучать мощные рентгеновские и радиоволны. Остаточные туманности в конечном итоге рассеиваются в межзвездной среде, обычно через несколько сотен тысяч лет.
Большая туманность Ориона — эмиссионная и отражательная туманность, а также область звездообразования в созвездии Ориона.
Источник: NASA, ESA, J. Hester и A. Loll/Wikimedia Commons
Другой вид туманностей, которые образуются после гибели маломассивной звезды (с массой от одной до восьми солнечных масс), называютсяи туманностями.
Слово «планетарные» немного вводит в заблуждение, поскольку эти туманности не имеют ничего общего с планетами. Скорее, такое название им дал астроном XIX века Уильям Гершель, потому что при наблюдении в телескоп новые объекты напоминали газовых гигантов.
В конце своего жизненного цикла звезда сбрасывает свою внешнюю оболочку. Вещество из внешнего слоя распределяется вокруг умирающей звезды и приводит к образованию планетарной туманности. Излучение, испускаемое расширяющимся ядром звезды, ионизирует обломки и газы, образовавшиеся в результате взрыва. В это время, когда в ядре еще сохраняется тепловая энергия, звезда называется белым карликом. Когда ядро планетарной туманности остывает, она становится черным карликом.
Планетарные туманности, возникающие в результате гибели карликовых звезд (например, туманность Медузы), и туманности остатков сверхновых (например, Крабовидная туманность) не могут дать начало новым звездам, но межзвездные молекулярные облака, такие как туманность Лебедя или туманность Ориона, являются своеобразными звездными яслями.
Большинство туманностей огромны, их размер достигает нескольких световых лет, но они имеют очень низкую плотность, например, вес Земли, составляет 5,972 x1024 кг, в то время как туманность размером с Землю весила бы всего пару килограмм.
NGC 6543 — Планетарная туманность Кошачий Глаз. Источник: NASA, ESA, J. Hester и A. Loll/Wikimedia Commons
Типы туманностей
Помимо остатков сверхновых и планетарных туманностей, существует еще три типа туманностей. Большинство из них относятся к категории диффузных туманностей, что означает, что у них нет четко очерченных границ. Диффузные туманности подразделяются на две категории, исходя из их поведения с видимым светом — «эмиссионные туманности» и «отражательные туманности». Помимо них, существуют еще и темные туманности.
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
Отражательная туманность «Голова Ведьмы» . Источники: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team/Wikimedia Commons
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».
Туманность Конская Голова — тёмная туманность в созвездии Ориона. Источники: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team/Wikimedia Commons
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.
Молекулярное облако Тельца — молекулярное облако в созвездиях Тельца и Возничего. Облако содержит область звездообразования, в которой находятся сотни недавно образовавшихся звёзд. Источники: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team/Wikimedia Commons
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.
«Столпы Творения» — скопления («слоновьи хоботы») межзвёздного газа и пыли в туманности Орёл, примерно в 7000 световых лет от Земли. Источники: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team/Wikimedia Commons
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.
рекомендации
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.
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
Что такое туманности и почему они так красивы
Автор:
Евгения Сафонова
|
24.04.2014 00:22:45
|
Версия для печати
Туманности — это любимцы публики, настоящие космические “достопримечательности”. Они бывают совершенно разные, есть туманности-колыбели, туманности-города, и даже туманности-кладбища. Давайте посмотрим на них и разберемся, чем же они отличаются?
Туманность Ориона.
Источник изображения
Без телескопа мы видим планеты и звезды всего лишь крошечными точками на небе. Но кроме них есть и гигантские, неподвижные на фоне окружающих звезд объекты, некоторые были известны людям издавна, а некоторые открыли уже после изобретения телескопа — потому что они так далеки от нас, что не видны глазом. Это такие области межзвездной среды, которые выделяются на фоне окружающего неба (за редким исключением): они заметно ярче или, наоборот, темнее.
Колыбели для звезд
Некоторые туманности оказываются гигантскими облаками из газа и пыли, в которых рождаются звезды. “Новорожденные” подсвечивают окружающее вещество, и получаются невероятные космические картины. Со временем большая часть звезд навсегда разлетается из своей колыбели, преодолевая огромные расстояния. В некоторых туманностях ученые даже смогли разглядеть, как образуются планетные системы, вроде нашей.
Туманность Ориона. Источник изображения
Кладбища
Есть и другие туманности — это вещество, оставшееся после смерти звезд.
Жизнь и смерть звезды на самом деле сильно зависит от ее массы. Очень тяжелые звезды (например, в несколько раз тяжелее Солнца) проживают короткую и яркую жизнь, и в конце взрываются как сверхновые. При этом они разбрасывают вокруг себя часть вещества, которое и становится туманностью. После взрыва сверхновой остается туманность и остаток звезды — нейтронная звезда или черная дыра.
Крабовидная туманность — остаток взрыва сверхновой. После взрыва осталась нейтронная звезда
Звезды поменьше живут гораздо дольше. В конце своей жизни они сбрасывают внешнюю оболочку — так появляются красивые туманности, которые называют планетарными. При этом ядро звезды, наоборот, сжимается, постепенно охлаждается и становится белым карликом. Именно такая судьба ждет наше Солнце.
Планетарная туманность Улитка
Наверное, остатки звезд можно назвать памятниками в их честь — они останутся очень надолго. А такие туманности — красивыми, но недолговечными цветами.
Звездный город
Раньше туманностями называли и галактики, ведь люди видели их всего лишь как размытые пятнышки вроде звезд. Неизвестно было, как далеко они от нас находятся и что из себя представляют. Но потом стало понятно, что это объекты, состоящие из миллиардов звезд — просто они очень далеко и кажутся похожими на одну звезду. Это гигантские звездные города, находящиеся за пределами нашей собственной галактики. И хотя сейчас их, как правило, туманностями уже не называют, есть и исключения. Самая близкая к нам крупная галактика носит название Туманность Андромеды. Она видна на небе даже невооруженным глазом, я уже рассказывала, как ее найти, и что произойдет, когда она столкнется с нашей Галактикой.
Галактика Туманность Андромеды. Источник изображения
На самом деле мир туманностей еще разнообразнее, их очень много и двух одинаковых не найти. Часто туманности похожи на причудливые космические картины. Их автор — природа, ну а нам выдалась уникальная возможность на них любоваться. И чем лучше мы всматриваемся — тем больше удивительного открываем.
Комментариев: 0
|
Просмотров: 25134
|
Добавить комментарий
Что такое туманность? | NASA Space Place – NASA Science for Kids
Краткий ответ:
Туманность — это гигантское облако пыли и газа в космосе. Некоторые туманности (более одной туманности) возникают из газа и пыли, выбрасываемых взрывом умирающей звезды, например сверхновой. Другие туманности — это области, где начинают формироваться новые звезды.
Посмотрите это видео, чтобы узнать все о туманностях! Нажмите здесь, чтобы скачать это видео (1920×1080, 334 МБ, видео/mp4).
Туманность — гигантское облако пыли и газа в космосе. Некоторые туманности (более одной туманности) образуются из газа и пыли, выброшенных взрывом умирающей звезды, например, сверхновой . Другие туманности — это области, где начинают формироваться новые звезды. По этой причине некоторые туманности называют «звездными яслями».
Эти башни из космической пыли и газа составляют часть туманности Орел. Эти так называемые Столпы Творения являются частью активной области звездообразования внутри туманности. Авторы и права: НАСА, ЕКА и группа наследия Хаббла (STScI/AURA)
Как образуются звезды в туманности?
Туманности состоят из пыли и газов, в основном из водорода и гелия. Пыль и газы в туманности очень разбросаны, но гравитация может постепенно начать стягивать комки пыли и газа. По мере того, как эти комки становятся все больше и больше, их гравитация становится все сильнее и сильнее.
Этот ландшафт «гор» и «долин», усыпанных сверкающими звездами, на самом деле является границей соседней молодой области звездообразования под названием NGC 3324 в туманности Киля. Это изображение, полученное в инфракрасном свете космическим телескопом НАСА имени Джеймса Уэбба, впервые показывает невидимые ранее области рождения звезд. Кредиты: НАСА, ЕКА, CSA и STScI
В конце концов комок пыли и газа становится настолько большим, что разрушается под действием собственной гравитации. Коллапс заставляет материал в центре облака нагреваться, и это горячее ядро является началом звезды.
Где находятся туманности?
Туманности существуют в пространстве между звездами, также известном как межзвездное пространство . Ближайшая к Земле известная туманность называется туманностью Улитка. Это остаток умирающей звезды, возможно, похожей на Солнце. Она находится примерно в 700 световых годах от Земли. Это означает, что даже если бы вы могли путешествовать со скоростью света, вам все равно потребовалось бы 700 лет, чтобы добраться туда!
Это изображение может выглядеть как жуткое глазное яблоко, но на самом деле это туманность! Космический телескоп НАСА «Спитцер» сделал это изображение туманности Хеликс, расположенной в созвездии Водолея, примерно в 700 световых годах от Земли. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Univ. Аризоны
Откуда мы знаем, как выглядят туманности?
Астрономы используют очень мощные телескопы, чтобы делать снимки далеких туманностей. Космические телескопы, такие как космический телескоп NASA Spitzer и 9.0003 Космический телескоп Хаббла сделал множество снимков далеких туманностей.
Связанные ресурсы для преподавателей
ViewSpace | Звездообразование: Туманность Орел
Если вам это понравилось, вам могут понравиться:
В поисках других планет, похожих на нашу
Сделайте эластичную вселенную слизи!
Темная материя
Самый четкий снимок туманности Ориона, сделанный телескопом Хаббл
На этом драматическом изображении можно заглянуть внутрь пещеры из бурлящей пыли и газа, где формируются тысячи звезд. Изображение, полученное с помощью Advanced Camera for Surveys (ACS) на борту космического телескопа NASA/ESA Hubble, представляет собой самый четкий вид из когда-либо сделанных в этой области, называемой туманностью Ориона. На этом изображении изображено более 3000 звезд разного размера. Некоторые из них никогда не видели в видимом свете. Эти звезды находятся в драматическом ландшафте из пыли и газа с плато, горами и долинами, которые напоминают Гранд-Каньон.
Туманность Ориона представляет собой книжку с картинками о звездообразовании, от массивных молодых звезд, формирующих туманность, до столбов плотного газа, которые могут быть домом для зарождающихся звезд. В яркой центральной области находятся четыре самые большие звезды туманности. Звезды называются трапециями, потому что они расположены в виде трапеций. Ультрафиолетовый свет, испускаемый этими звездами, вырезает полость в туманности и нарушает рост сотен меньших звезд. Рядом со звездами Трапеции расположены звезды, которые еще достаточно молоды, чтобы иметь окружающие их диски из вещества. Эти диски называются протопланетными дисками или «проплидами», и они слишком малы, чтобы их можно было четко разглядеть на этом изображении. Диски являются строительными блоками солнечных систем.
Яркое свечение вверху слева исходит от M43, небольшой области, сформированной ультрафиолетовым светом массивной молодой звезды. Астрономы называют этот регион миниатюрной туманностью Ориона, потому что только одна звезда формирует пейзаж. В туманности Ориона таких звезд четыре. Рядом с M43 находятся плотные темные столбы пыли и газа, указывающие на Трапецию. Эти столбы противостоят эрозии от интенсивного ультрафиолетового излучения Трапеции. В светящейся области справа видны дуги и пузыри, образующиеся при столкновении звездных ветров — потоков заряженных частиц, выбрасываемых звездами Трапеции, — с веществом.
Тусклые красные звезды внизу — это мириады коричневых карликов, которых Хаббл впервые наблюдал в туманности в видимом свете. Иногда называемые «неудавшимися звездами», коричневые карлики — это холодные объекты, которые слишком малы, чтобы быть обычными звездами, потому что они не могут поддерживать ядерный синтез в своих ядрах, как наше Солнце. Темно-красная колонка внизу слева показывает освещенный край стенки полости.
Туманность Ориона находится на расстоянии 1500 световых лет от нас и является ближайшей к Земле областью звездообразования. Астрономы использовали 520 изображений Хаббла, сделанных в пяти цветах, чтобы сделать это изображение. Они также добавили наземные фотографии, чтобы заполнить туманность. Мозаика ACS покрывает видимый угловой размер полной луны.
Наблюдения Ориона проводились в период с 2004 по 2005 год. Изображения и видео Хаббла
Вы журналист? Подпишитесь на информационный бюллетень ESA/Hubble Media.
Форматы изображений
Полноразмерный оригинал
385,1 МБ Контрольная сумма
Большой JPEG
36,9MB
Публикация TIFF 4K
18,2 МБ
Публикация JPEG
4,1 МБ
Screensize JPEG
179,2 КБ
Печать
Fullsize.