Туманность эмиссионных линий и эмиссионная туманность создают собственное свечение. Атомы водорода приходят в активность из-з мощного ультрафиолетового света звезд. Затем водород ионизируется (теряет электрон, излучающий фотон).

Звезды О-типа могут ионизировать газ в радиусе 350 световых лет. Туманность М17 обнаружил де Шезо в 1746 году, а в 1764 году ее заново открыл Шарль Мессье. Она находится в Стрельце и называется также туманностью Лебедя, Омега, Подкова и Лобстер. Невероятно яркая и ее розовое свечение можно заметить без использования техники в низких широтах (видимая величина – 6). Внутри находятся молодые звезды, создающие область HII. За красный цвет отвечает ионизированный водород.

Инфракрасный свет помогает находить огромное количество пыли, намекающее на активное звездообразование. Внутри находится скопление из 30 звезд, затененных туманностью, протирающейся в диметре на 40 световых лет. Общая масса в 800 раз превосходит солнечную.

М17 удалена на 5500 световых лет. Вместе с М16 расположена в одном спиральном рукаве Млечного Пути (Стрельца-Киля).

Смотрящие из глубин космоса загадочные объекты давным-давно привлекали людей, наблюдающих за небом и его фантастическими объектами. В ту пору, когда телескопы ещё не были изобретены, под космическими туманностями подразумевались протяжённые образования, имевшие размытые и неясные очертания. Под эти необычные характеристики попадали и Галактики. Но постепенно, со временем, ученые стали дифференцировать эти понятия.

Что представляют собой красочные объекты космоса

Туманность – не что иное, как скопление частичек пыли и газа. Они могут излучать свет или поглощать его, иметь правильные формы или причудливо изгибаться в космическом пространстве, создавая несимметричные фигуры фантастического вида.

Еще древнегреческий ученый Гиппарх в своем каталоге отметил наличие в ночном небе нескольких туманных объектов. Его коллега Птолемей пополнил список еще пятью туманностями. В XVII веке Галилей изобрел телескоп и с его помощью смог увидеть туманности Ориона и Андромеды. С тех пор по мере совершенствования телескопов и других приборов начались новые открытия в космическом пространстве. А туманности отнесли к отдельному классу звездных объектов.

Со временем известных туманностей стало очень много. Они начали мешать ученым и астрономам в поисках новых объектов. В конце XVIII века, изучая определенные объекты – кометы, Шарль Мессье составил «каталог диффузных неподвижных объектов», которые были похожи на кометы. Но из-за отсутствия достаточной технической поддержки в этот каталог вошли как туманности, так и галактики вместе с шаровыми звездными скоплениями.Так же, как совершенствовались телескопы, развивалась и сама астрономия. Понятие «туманность» обретало все новые краски и постоянно уточнялось. Некоторые виды туманностей идентифицировали в звездные скопления, некоторые отнесли к поглощающим, а в 20-х годах прошлого века Хаббл смог установить природу туманностей и выделить области галактик.

Какие виды туманностей существуют

Первоначальный принцип, по которому квалифицируют туманности, заключается в поглощении или рассеивании (излучении) ими света. Данный критерий делит туманности на светлые и темные. Излучение светлых зависит от их происхождения. А источники энергии, которые возбуждают их излучение, зависят от собственной природы. Очень часто в туманности могут действовать не один, а два механизма излучения. Темные можно увидеть только благодаря поглощению расположенных за ними источников излучения.

Но если первый принцип классификации точный, то второй (деление туманностей на пылевые и газовые), является условным принципом. Каждая туманность содержит пыль и газ. Это деление обусловлено разными механизмами излучения и способами наблюдения. Наличие пыли лучше всего наблюдается при процессе поглощения излучения темными туманностями, которые размещены за источниками. Собственное излучение газовых компонентов туманности просматривается при ее ионизации ультрафиолетом или при нагревании межзвездной среды.

Современная классификация туманных объектов представлена следующим образом.

ДИФФУЗНЫЕ. Наблюдаются в спиральных рукавах формирующихся Галактик и представляют собой консистенцию после образования звезд. Туманности диффузного происхождения имеют неправильные причудливые очертания, а располагаются в спиралеобразных рукавах галактик. Поглощают ультрафиолетовое излучение, поступающее от горячей звезды, и сами распространяют его в пространство. Сильную яркость туманностям придают формирующиеся рядом звезды.

ОТРАЖАЮЩИЕ. По создаваемому световому эффекту объекты схожи с диффузными, но излучение от звезды не поглощают, а всего лишь его отражают. Это газово-пылевые облака, подсвеченные звездами. Если звезды расположены в межзвездном облаке или возле него, но не сильно горячи, чтобы уменьшить вокруг себя количество водорода, то главным источником оптического излучения самой туманности становится рассеиваемый межзвездной пылью свет звезд. Яркий пример подобного явления находится вокруг звезд Плеяды.

ТЕМНЫЕ. Являются мощным источником радиоволнового и инфракрасного излучения, но входящие в их состав пылевые частицы поглощают свет и не отражают его, из-за чего увидеть эти черные объекты на ночном небосклоне можно, только если рядом находится «подсвеченная» туманность или яркая рождающаяся звезда. Темная туманность представлена в виде плотного, чаще всего молекулярного облака межзвездной пыли и газа. Чаще всего темные туманности видны на фоне светлых. Крайне редко ученые замечают их на фоне Млечного Пути. Их называют гигантскими глобулами.

СВЕРХНОВЫЕ. Появляются, как остаточное образование после взрыва старой большой звезды. Та скидывает оболочку и превращается в белый карлик. А образующееся вокруг нее облако постепенно расширяется и затем рассеивается в пространстве. Одним из лучших примеров остатка сверхновой звезды можно назвать Крабовидную туманность в созвездии Тельца. Она освещена пульсаром, который был образован сверхновой звездой.

ПЛАНЕТАРНЫЕ. Эти туманности – самые распространенные, созданные истекающими верхними слоями атмосфер звезд. Только в Млечном Пути их насчитывается более 20 тыс. Стареющие красные гиганты, умирая, оставляют после себя облако, образующееся в результате процессов ядерного синтеза в ядре планеты. Впервые их открыл в XVII веке Гершель, а назвал так из-за внешнего сходства с дисками планет. Но не все планетарные туманности представляют форму диска, некоторые имеют округлую форму кольца. Внутри таких туманностей наблюдается тонкого типа структура в виде спиралей, струй и мелких глобул.

По аналогии с земными образами ученые подобрали туманностям необычные названия.

Крабовидная туманность

Образовалась в результате взрыва сверхновой звезды. Имеет волокнистую структуру, окрашена в самые разнообразные цвета. Неправильная форма туманности создает ощущение, как будто на ночном небе живет гигантский краб, который вот-вот отправится в свое неспешное путешествие по Вселенной. Относится к классу диффузных образований и находится в созвездии Тельца. Располагается на расстоянии от Земли в 6500 световых лет. Обладает размером в поперечнике – 11 световых лет.

В центре туманности ученые обнаружили пульсар, являющийся нейтронной звездой. Диаметр этого космического тела равен всего 35 км. Звезда выбрасывает в космическое пространство ионизированные и нейтральные газы, которые подсвечивают небесного Краба. Интересно то, что эту небесную красоту можно наблюдать, воспользовавшись биноклем. И, тем более, детально рассмотреть «облако» можно через телескопы. Туманность была открыта Джоном Бевисом в 1731 году.

Туманность Кошачий глаз

Туманность получила свое необычное название за причудливый рисунок, напоминающий зрачок кошачьего глаза и радужную оболочку вокруг него. Межзвездное вещество ограничено «обручем», не позволяющим ему расплываться в межзвездном пространстве. Расположено облако в созвездии Дракона . При тщательном и долгом рассмотрении можно увидеть дугообразные всполохи и выбросы в туманности. Она «вьется» витиеватыми узорами и вызывает у наблюдателя смешанные ощущения. Взгляд «кошки» обладает странной притягательной силой.

В центре Кошачьего глаза расположена двойная звезда. Но по поводу ее двойственности еще ведутся споры ученых. Примерно 1000 лет назад большое космическое тело потеряло свою оболочку, которая стала рассеиваться в пространстве. Туманность можно наблюдать жителям Северного полушария. Ученые предполагают, что видимое растяжение туманности с 2-х сторон приведет к разрыву в этих точках, и тогда процесс рассеивания межзвездного вещества резко ускорится. Кошачий глаз был открыт в 1786 году Уильямом Гершелем.

Туманность Ориона

Представляет собой скопление ионизированного водорода. Облако подсвечивается 4 звездами, расположенными в центре туманности. Находится от Земли на расстоянии примерно 1344 световых лет, а в поперечнике составляет 33 световых года. Этот космический объект был открыт ученым Фабри де Пейреск Никола-Клодом 26 июля 1610 года. Его нетрудно заметить на ночном небосклоне, направив взгляд на область чуть ниже пояса Ориона (он представляет собой 3 звезды, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга). При более детальном рассмотрении можно заметить, что межзвездное вещество в туманности окрашено в пурпурные и зеленоватые оттенки.

Туманность Бумеранг

Это образование нередко путают с другой планетарной туманностью – NGC 40 – за их внешнюю схожесть. Скопление межзвездных газов находится в созвездии Центавра. Это – одно из самых холодных мест Вселенной, температура на нем достигает -272 С. Расположена она на расстоянии 5000 световых лет от Земли. Облако газа имеет биполярную форму, напоминающую форму бумеранга и распространяется от звезды с огромной скоростью – 600 000 км/ч. Снимок, на котором можно более детально рассмотреть строение туманности, был сделан в 1998 году. Это – протопланетарная туманность, которая в будущем преобразуется в планетарную.

Туманность Крылья бабочки

Планетарная туманность, удаленная на 2100 световых лет, проживает в Змееносце, а по кажущейся величине достигает 14.7. Ее также называют Бабочкой Минковского, в честь Рудольфа Минковского, нашедшего ее в 1947 году. Это примечательный и запоминающейся своей формой объект: две доли материала выделяются из звезды-предшественника. Скорость этих струй – миллион км/ч. Звезда в центре – двойная система, представленная белым карликом и приближенным спутником. Это прекрасный пример биполярной планетарной туманности, с течением времени размер туманности расширяется. Вычисление скорости показывает, что звездная вспышка, ставшая причиной создания «крыльев», произошла 1200 лет назад

Туманность Шлем Тора

Эмиссионная туманность, отдаленная на 11960 световых лет, проживает в Большом Псе и простирается на 30 световых лет. Свое название получила, потому что форма и расположение пузырей и нитей похожи на шлем норвежского бога Тора. Ищите туманность в 8 градусах северо-восточнее Сириуса (ярчайшая в небе). В центре туманности расположена звезда WR 7. Интересно, что все части Шлема обладают различной скоростью расширения (10-30 км/с). Из-за этого и возраст ее достигает 78500-236000 лет. За необычным Шлемом Тора нужно наблюдать в 10-дюймовый телескоп, чтобы уловить дуги в центральном участке. Красивый объект, расположенный в Большом Псе, отдален на 15000 световых лет, а вытягивается на 30 световых лет. Структура шлема сформировалась под действием ветра центральной звезды, бушующего в молекулярном облаке.

Загадочные и мистические, яркие и все время меняющиеся туманности являются не только результатом быстрого роста, жизни и умирания звезд, но и способом изучения космических зон, имеющих колоссальные размеры в целые тысячи световых лет. На такие красивые явления нельзя не обращать внимания. Через 5 млрд. лет Солнце превратится в красный гигант, затем произойдет вспышка, и выброшенные газы образуют вокруг светила планетарную туманность. Но наблюдать ее придется потомкам людей, которые, возможно, в это время будут жить на другой планете, пригодной для жизни человечества.

Раньше туманностями в астрономии называли любые неподвижные протяжённые светящиеся астрономические объекты, включая звёздные скопления или галактики за пределами Млечного Пути, которые не удавалось разделить на звёзды.

Например, Галактику Андромеды часто называют «Туманностью Андромеды». Но сейчас туманностью называют участок межзвёздной среды, выделяющейся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба.

Изменение в терминологии произошло потому, что в 1920-е годы выяснилось: среди туманностей много галактик. По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов понятие «туманность» всё более уточнялось: часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления, были обнаружены тёмные (поглощающие) газопылевые туманности, а в 1920-х годах сначала Лундмарку, а затем и Хабблу, удалось рассмотреть звёзды в периферийных областях ряда галактик и тем самым установить их природу. После этого термин «туманность» стал пониматься более узко.
Состав туманностей: газ, пыль и плазма (частично или полностью ионизованный газ, образованный из нейтральных атомов (или молекул) и заряженных частиц (ионов и электронов).

Признаки туманностей

Как уже было сказано выше, туманность поглощает или излучает (рассеивает) свет, поэтому она бывает темная или светлая .
Темные туманности - плотные (обычно молекулярные) облака межзвёздного газа и межзвёздной пыли. Они не прозрачны из-за межзвёздного поглощения света пылью. Обычно они видны на фоне светлых туманностей. Реже тёмные туманности видны прямо на фоне Млечного Пути. Таковы туманность Угольный Мешок и множество более мелких, называемых гигантскими глобулами. На картинке показана туманность Конская Голова (фото «Хаббл»). Часто внутри тёмных туманностей обнаруживаются отдельные уплотнения, в которых, как предполагают, формируются звёзды.

Отражательные туманности обычно с синим оттенком, поскольку рассеяние голубого цвета более эффективно, чем красного (именно этим объясняется голубой цвет неба). Это газово-пылевые облака, подсвечиваемыми звёздами. Иногда основным источником оптического излучения туманности оказывается свет звёзд, рассеиваемый межзвёздной пылью. Примером таких туманностей являются туманности вокруг ярких звёзд в скоплении Плеяды. Большинство отражательных туманностей расположено вблизи плоскости Млечного Пути.

Туманности, ионизованные излучением - участки межзвёздного газа, сильно ионизованного излучением звёзд или других источников ионизующего излучения. Туманности, ионизованные излучением, возникают также вокруг мощных рентгеновских источников в Млечном Пути и в других галактиках (в том числе в активных ядрах галактик и квазарах). Для них часто характерны более высокие температуры и более высокая степень ионизации тяжелых элементов.
Планетарные туманности – это астрономические объекты, состоящие из ионизированной газовой оболочки и центральной звезды, белого карлика. Планетарные туманности образуются при сбросе внешних слоёв (оболочек) красных гигантов и сверхгигантов с массой 2,5-8 солнечных на завершающей стадии их эволюции. Планетарная туманность - быстропротекающее (по астрономическим меркам) явление, длящееся всего несколько десятков тысяч лет, при продолжительности жизни звезды-предка в несколько миллиардов лет. В настоящее время в нашей галактике известно около 1500 планетарных туманностей. Планетарные туманности в большинстве своём представляют собой тусклые объекты и, как правило, не видны невооружённым глазом. Первой открытой планетарной туманностью была туманность Гантель в созвездии Лисички: Шарль Мессье, занимавшийся поиском комет, при составлении своего каталога туманностей (неподвижных объектов, похожих при наблюдении неба на кометы) в 1764 году занёс её в каталог под номером M27, а У. Гершель в 1784 г. при составлении своего каталога выделил их в отдельный класс туманностей и предложил для них термин «планетарная туманность».

Туманности, созданные ударными волнами . Обычно такие туманности недолговечны, так как исчезают после исчерпания кинетической энергии движущегося газа. Основными источниками сильных ударных волн в межзвёздной среде являются взрывы звёзд - сбросы оболочек при вспышках сверхновых и новых звёзд, а также звёздный ветер.
Остатки сверхновых и новых звёзд . Наиболее яркие туманности, созданные ударными волнами, вызваны взрывами сверхновых звёзд и называются остатками вспышек сверхновых звёзд. Наряду с описанными особенностями для них характерно нетепловое радиоизлучение. Туманности, связанные со взрывами новых звёзд, малы, слабы и недолговечны.

Туманности вокруг звёзд Вольфа-Райе . Радиоизлучение этих туманностей имеет тепловую природу. Звезды Вольфа-Райе характеризуются очень мощным звёздным ветром. Но время жизни таких туманностей ограничено продолжительностью пребывания звёзд в стадии звезды Вольфа-Райе и близко к 105 лет.

Туманности вокруг O-звёзд . Они схожи по свойствам туманностям вокруг звёзд Вольфа-Райе, но образуются вокруг наиболее ярких горячих звёзд спектрального класса О - Of, обладающих сильным звёздным ветром. От туманностей, связанных со звёздами Вольфа-Райе, они отличаются меньшей яркостью, бо́льшими размерами и, видимо, большей продолжительностью жизни.
Туманности в областях звездообразования. В межзвездной среде происходит звездообразование, при этом возникают ударные волны, которые разогревают газ до сотен и тысяч градусов. Такие ударные волны видны в виде вытянутых туманностей, светящихся преимущественно в инфракрасном диапазоне. Ряд таких туманностей обнаружен в очаге звездообразования, связанном с туманностью Ориона.

Галактика Андромеды, или Туманность Андромеды - это спиральная галактика, ближайшая к Млечному Пути большая галактика, расположенная в созвездии Андромеды. Она удалена от нас на расстояние 2,52 млн. световых лет. Плоскость галактики наклонена к нам под углом 15°, поэтому определить ее структуру очень сложно. Туманность Андромеды – самая яркая в северном полушарии неба. Она видна и невооруженным глазом, но всего лишь как слабое туманное пятнышко.
Туманность Андромеды похожа на нашу Галактику, но больше ее. В ней изучено несколько сотен переменных звезд, которые в основном являются цефеидами. Также в ней обнаружено 300 шаровых скоплений, более 200 новых звезд и одна сверхновая.
Туманность Андромеды интересна не только тем, что схожа с нашей Галактикой, но и тем, что имеет четыре спутника – карликовые эллиптические галактики.

Которые не удавалось разрешить на звёзды .

Некоторые примеры такого использования сохранились до сих пор. Например, Галактику Андромеды часто называют «Туманностью Андромеды».

По мере развития астрономии и разрешающей способности телескопов , понятие «туманность» всё более уточнялось: часть «туманностей» была идентифицирована как звёздные скопления, были обнаружены тёмные (поглощающие) газопылевые туманности и, наконец, в 1920-х годах , сначала Лундмарку , а затем и Хабблу , удалось разрешить на звёзды периферийные области ряда галактик и тем самым установить их природу. С этого времени термин «туманность» употребляется в приведённом выше смысле.

Типы туманностей

Первичный признак, используемый при классификации туманностей - поглощение или излучение (рассеивание) ими света , то есть по этому критерию туманности делятся на тёмные и светлые. Первые наблюдаются благодаря поглощению излучения расположенных за ними источников, вторые - благодаря собственному излучению или отражению (рассеиванию) света расположенных рядом звёзд. Природа излучения светлых туманностей, источники энергии, возбуждающие их излучение, зависят от их происхождения и могут иметь разнообразную природу; нередко в одной туманности действуют несколько механизмов излучения.

Деление туманностей на газовые и пылевые в значительной степени условно: все туманности содержат и пыль, и газ. Такое деление исторически обусловлено различными способами наблюдения и механизмами излучения: наличие пыли наиболее ярко наблюдается при поглощении излучения тёмными туманностями расположенных за ними источников и при отражении или рассеивании, или переизлучении пылью, содержащейся в туманности излучения расположенных поблизости или в самой туманности звёзд ; собственное излучение газовой компоненты туманности наблюдается при её ионизации ультрафиолетовым излучением расположенной в туманности горячей звезды (эмиссионные области H II ионизированного водорода вокруг звёздных ассоциаций или планетарные туманности) или при нагреве межзвёздной среды ударной волной вследствие взрыва сверхновой или воздействия мощного звёздного ветра звёзд типа Вольфа - Райе .

Тёмные туманности

Тёмные туманности представляют собой плотные (обычно молекулярные) облака межзвёздного газа и межзвёздной пыли, непрозрачные из-за межзвёздного поглощения света пылью. Обычно они видны на фоне светлых туманностей. Реже тёмные туманности видны прямо на фоне Млечного Пути . Таковы туманность Угольный Мешок и множество более мелких, называемых гигантскими глобулами .

Межзвёздное поглощение света A v в тёмных туманностях колеблется в широких пределах, от 1-10 m до 10-100 m в наиболее плотных. Строение туманностей с большими A v поддаётся изучению только методами радиоастрономии и субмиллиметровой астрономии, в основном по наблюдениям молекулярных радиолиний и по инфракрасному излучению пыли. Часто внутри тёмных туманностей обнаруживаются отдельные уплотнения с A v до 10 000 m в которых, по-видимому, формируются звёзды .

В тех частях туманностей, которые полупрозрачны в оптическом диапазоне, хорошо заметна волокнистая структура. Волокна и общая вытянутость туманностей связаны с наличием в них магнитных полей , затрудняющих движение вещества поперёк силовых линий и приводящих к развитию ряда видов магнитогидродинамических неустойчивостей. Пылевой компонент вещества туманностей связан с магнитными полями из-за того, что пылинки электрически заряжены.

Отражательные туманности

Отражательные туманности являются газово-пылевыми облаками, подсвечиваемыми звёздами . Если звезда (звёзды) находятся в межзвёздном облаке или рядом с ним, но недостаточно горяча (горячи), чтобы ионизовать вокруг себя значительное количество межзвёздного водорода , то основным источником оптического излучения туманности оказывается свет звёзд, рассеиваемый межзвёздной пылью . Примером таких туманностей являются туманности вокруг ярких звёзд в скоплении Плеяды .

Большинство отражательных туманностей расположено вблизи плоскости Млечного Пути . В ряде случаев наблюдаются отражательные туманности на высоких галактических широтах. Это газово-пылевые (часто молекулярные) облака различных размеров, формы, плотности и массы, подсвечиваемые совокупным излучением звёзд диска Млечного Пути. Они трудны для изучения из-за очень низкой поверхностной яркости (обычно много слабее фона неба). Иногда, проецируясь на изображениях галактик , они приводят к появлению на фотографиях галактик несуществующих в действительности деталей - хвостов, перемычек и т. п.

Отражательная туманность «Ангел» находится на высоте 300 пк над плоскостью галактики

Некоторые отражательные туманности имеют кометообразный вид и называются кометарными. В «голове» такой туманности находится обычно переменная звезда типа T Тельца , освещающая туманность. Такие туманности нередко имеют переменную яркость, отслеживая (с запаздыванием на время распространения света) переменность излучения освещающих их звёзд. Размеры кометарных туманностей обычно малы - сотые доли парсека .

Редкой разновидностью отражательной туманности является так называемое световое эхо , наблюдавшееся после вспышки новой звезды 1901 года в созвездии Персея . Яркая вспышка новой звезды подсветила пыль, и несколько лет наблюдалась слабая туманность, распространявшаяся во все стороны со скоростью света. Кроме светового эха после вспышек новых звёзд образуются газовые туманности, подобные остаткам вспышек сверхновых звёзд .

Многие отражательные туманности имеют тонковолокнистую структуру - систему почти параллельных волокон толщиной в несколько сотых или тысячных долей парсека . Происхождение волокон связано с желобковой или перестановочной неустойчивостью в туманности, пронизанной магнитным полем . Волокна газа и пыли раздвигают силовые линии магнитного поля и внедряются между ними, образуя тонкие нити.

Изучение распределения яркости и поляризации света по поверхности отражательных туманностей, а также измерение зависимости этих параметров от длины волны позволяют установить такие свойства межзвёздной пыли, как альбедо , индикатрису рассеяния, размер, форму и ориентацию пылинок.

Туманности, ионизованные излучением

Туманности, ионизованные излучением, - участки межзвёздного газа , сильно ионизованного излучением звёзд или других источников ионизующего излучения. Самыми яркими и распространёнными, а также наиболее изученными представителями таких туманностей являются области ионизованного водорода (зоны H II). В зонах H II вещество практически полностью ионизовано и нагрето до температуры ~10 4 К ультрафиолетовым излучением находящихся внутри них звёзд. Внутри зон HII всё излучение звезды в лаймановском континууме перерабатывается в излучение в линиях субординатных серий , в соответствии с теоремой Росселанда . Поэтому в спектре диффузных туманностей очень яркие линии Бальмеровской серии , а также линия Лайман-альфа. Лишь разреженные зоны H II низкой плотности ионизованы излучением звёзд, в т. н. корональном газе.

К туманностям, ионизованным излучением относятся также так называемые зоны ионизованного углерода (зоны C II), в которых углерод практически полностью ионизован светом центральных звёзд. Зоны C II обычно расположены вокруг зон H II в областях нейтрального водорода (H I) и проявляют себя по рекомбинационным радиолиниям углерода, аналогичным рекомбинационным радиолиниям водорода и гелия . Зоны C II наблюдаются также в инфракрасной линии C II (λ = 156 мкм). Для зон C II характерны низкая температура 30-100 К и малая степень ионизации среды в целом: N e /N < 10 −3 , где N e и N концентрации электронов и атомов. Зоны C II возникают из-за того, что потенциал ионизации углерода (11,8 эВ) меньше, чем у водорода (13,6 эВ). Излучение звёзд с энергией E фотонов 11,8 эВ E 13,6 эВ (Å) выходит за пределы зоны H II в область H I, сжатую ионизационным фронтом зоны H II, и ионизует там углерод. Зоны C II возникают также вокруг звёзд спектральных классов B1-B5, находящихся в плотных участках межзвёздной среды. Такие звёзды практически не способны ионизовать водород и не создают заметных зон H II.

Туманности, ионизованные излучением, возникают также вокруг мощных рентгеновских источников в Млечном Пути и в других галактиках (в том числе в активных ядрах галактик и квазарах). Для них часто характерны более высокие температуры, чем в зонах H II, и более высокая степень ионизации тяжёлых элементов.

Планетарные туманности

Разновидностью эмиссионных туманностей являются планетарные туманности, образованные верхними истекающими слоями атмосфер звёзд ; обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Туманность расширяется и светится в оптическом диапазоне. Первые планетарные туманности были открыты У. Гершелем около 1783 года и названы так за их внешнее сходство с дисками планет . Однако далеко не все планетарные туманности имеют форму диска: многие имеют форму кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Внутри них заметна тонкая структура в виде струй, спиралей, мелких глобул. Скорость расширения планетарных туманностей 20-40 км/с, диаметр 0,01-0,1 пк, типичная масса около 0,1 массы Солнца, время жизни около 10 тыс. лет.

Туманности, созданные ударными волнами

Разнообразие и многочисленность источников сверхзвукового движения вещества в межзвёздной среде приводят к большому количеству и разнообразию туманностей, созданных ударными волнами . Обычно такие туманности недолговечны, так как исчезают после исчерпания кинетической энергии движущегося газа.

Основными источниками сильных ударных волн в межзвёздной среде являются взрывы звёзд - сбросы оболочек при вспышках сверхновых и новых звёзд , а также звёздный ветер (в результате действия последнего образуются т. н. пузыри звёздного ветра). Во всех этих случаях имеется точечный источник выброса вещества (звезда). Созданные таким образом туманности имеют вид расширяющейся оболочки, по форме близкой к сферической.

Выбрасываемое вещество имеет скорости порядка сотен и тысяч км/с, поэтому температура газа за фронтом ударной волны может достигать многих миллионов и даже миллиардов градусов.

Газ, нагретый до температуры несколько миллионов градусов, излучает главным образом в рентгеновском диапазоне как в непрерывном спектре, так и в спектральных линиях. В оптических спектральных линиях он светится очень слабо. Когда ударная волна встречает неоднородности межзвёздной среды, она огибает уплотнения. Внутри уплотнений распространяется более медленная ударная волна, вызывающая излучение в спектральных линиях оптического диапазона. В результате возникают яркие волокна, хорошо заметные на фотографиях. Основной ударный фронт, обжимая сгусток межзвёздного газа, приводит его в движение в сторону своего распространения, но с меньшей, чем у ударной волны, скоростью.

Остатки сверхновых и новых звёзд

Наиболее яркие туманности, созданные ударными волнами, вызваны взрывами сверхновых звёзд и называются остатками вспышек сверхновых звёзд. Они играют очень важную роль в формировании структуры межзвёздного газа. Наряду с описанными особенностями для них характерно нетепловое радиоизлучение со степенным спектром, вызванное релятивистскими электронами, ускоряемыми как в процессе взрыва сверхновой, так и позже пульсаром, обычно остающимся после взрыва. Туманности, связанные со взрывами новых звёзд , малы, слабы и недолговечны.

Туманности вокруг звёзд Вольфа - Райе

Шлем Тора - туманность вокруг звезды Вольфа - Райе

Другой тип туманностей, созданных ударными волнами связан со звёздным ветром от звёзд Вольфа - Райе . Эти звёзды характеризуются очень мощным звёздным ветром с потоком массы в год и скоростью истечения 1·10 3 -3·10 3 км/с. Они создают туманности размером в несколько парсек с яркими волокнами на границе астросферы такой звёзды. В отличие от остатков вспышек сверхновых звёзд радиоизлучение этих туманностей имеет тепловую природу. Время жизни таких туманностей ограничено продолжительностью пребывания звёзд в стадии звезды Вольфа - Райе и близко к 10 5 лет.

Туманности вокруг O-звёзд

Аналогичны по свойствам туманностям вокруг звёзд Вольфа - Райе , но образуются вокруг наиболее ярких горячих звёзд спектрального класса О - Of, обладающих сильным звёздным ветром . От туманностей, связанных со звёздами Вольфа - Райе, они отличаются меньшей яркостью, бо́льшими размерами и, видимо, большей продолжительностью жизни.

Туманности в областях звездообразования

Туманность Орион А - гигантская область звездообразования

Ударные волны меньших скоростей возникают в областях межзвёздной среды , в которых происходит звездообразование. Они приводят к нагреву газа до сотен и тысяч градусов, возбуждению молекулярных уровней, частичному разрушению молекул, нагреву пыли. Такие

Если ночью долго вглядываться в небо, усыпанное неисчислимыми звездами, то рано или поздно можно различить среди них редкие загадочные объекты без четких очертаний. Это – туманности. Огромные скопления газа, пыли, которые мы можем наблюдать как невооруженным взглядом, так и при помощи телескопов.

Такого рода туманности, состоящие преимущественно из водорода, называют диффузными. Нередко они становятся «родителями» новых звезд, образующихся в наиболее плотных участках из газа и межзвездной пыли под воздействием гравитационного сжатия. Внутри одной большой диффузной туманности могут появиться на свет десятки, сотни и даже тысячи звезд, и тогда туманность перерождается в звездное скопление – еще один излюбленный объект наблюдений астрономов.

Звездные скопления и галактики также нередко называют обобщающим словом «туманности». Этот полунаучный термин был введен в обиход, поскольку все объекты, не являющиеся звездами, старые маломощные телескопы демонстрировали наблюдателям в виде туманного облачка где-то в глубине космоса. И лишь сравнительно недавно, с появлением новых технических средств, перед астрономами и всеми интересующимися открылась истинная картина. Большинство этих блеклых серых пятен неопределенной формы на самом деле представляют собой удивительной красоты галактики и скопления звезд, поражающие своими масштабами. Многие из таких «туманных объектов» по размерам превосходят Млечный путь, а другие являются сравнительно небольшими планетарными туманностями – тем, что остается после естественной гибели звезды.

(Туманность VDB 142 из пыли и газа в созвездии Цефея )

Таким образом, подводя итог, можно сказать, что в широком понимании туманности – это скопления космических тел, пыли, газа, а также наследие умерших звезд в виде белого карлика и объектов вокруг него. В более узком, научном смысле под туманностью подразумевается образование из газа и межзвездной пыли, внутри которого протекают процессы, способные дать жизнь новым звездам.