Гайд по астрономии. Путешествие к границам безграничного космоса

В то время как области H II прослеживаются вокруг недавно возникших звездных скоплений, планетарные туманности характерны для умирающих звезд. В процессе эволюции звезды с массой от 0,8 до 8 M_? отходят от главной последовательности, на которой им свойственно ядерное горение водорода, и становятся гигантами, а энергию начинают получать благодаря синтезу гелия из водорода, проходящему в их недрах. Внутренняя нестабильность приводит к тому, что в конечном итоге внешние звездные слои рассеиваются, порождая стремительные ветры, — и со временем обнажаются горячие ядра. Их ультрафиолетовое излучение фото- ионизирует исчезающие оболочки рассеиваемых газов, создавая горячую плазму, которая флуоресцирует цветами, характерными для ионов, входящих в ее состав. Эти небольшие эмиссионные туманности, впервые обнаруженные в начале XVIII столетия, изначально ассоциировались с планетами, — поэтому их и называют «планетарными». В наше время они по праву считаются одними из самых красивых небесных явлений, видимых в телескоп.

Третий ключевой тип эмиссионной туманности — это остатки сверхновой, свидетельствующие о взрыве некогда массивной звезды (или белого карлика). Звезды, масса которых превышает 8 M_?, не останавливаются на переплавке гелия в углерод. Они могут продолжить плавить углерод в кислород, кислород в кремний, а кремний в железо, однако, как только в ядре звезды «выковано» железо, игра окончена. Создать более тяжелые элементы не выйдет, не поглотив энергию самой звезды. Бездействующее ядро быстро сжимается, превращаясь в нейтронную звезду или черную дыру, высвобождается гравитационная энергия — и происходит сильный взрыв, который отшвыривает прочь все оставшиеся звездные оболочки. Как известно, в итоге возникают туманности, представляющие собой остатки сверхновых типа II. В первые несколько тысяч лет выбросы, нагретые действием ударной волны, светятся на всех длинах волн — даже в самой высокоэнергетической точке электромагнитного спектра, в экстремумах рентгеновского и гамма-излучения. Крабовидная туманность (М1) в созвездии Тельца — известнейший пример этой мощной ранней фазы. В дальнейшем ударные волны, устремленные наружу, накапливаются и вызывают возбуждение газов во внешней межзвездной среде. Туманность Вуаль в северном созвездии Лебедя и остаток сверхновой в южном созвездии Паруса — хорошо знакомые версии этой завершающей фазы.

Другой тип сверхновой может возникнуть, когда в тесной бинарной звездной системе присутствует белый карлик. В какой-то момент эволюции этой системы белый карлик начинает подпитываться веществом от близкого спутника до тех пор, пока его масса не превысит критическую, — а после этого происходит коллапс, и гравитационная энергия, обретшая свободу, расходится по всему белому карлику, разрывая его на куски. Такая сверхновая типа Ia производит остатки, богатые тяжелыми элементами, но совершенно лишенные водорода, поскольку водородные оболочки звезды давно рассеялись. Яркие примеры такого рода — остатки сверхновых Тихо и Кеплера.

За пределами диска и в гало астрономы обнаружили странные облака, состоящие из холодного нейтрального атомарного водорода и медленно плывущие по внешней окраине Галактики. Эти облака называются «высокоскоростными», но на самом деле движутся вокруг Галактики гораздо медленнее, чем диск, в котором находимся мы. Их скорость кажется высокой только в том случае, если смотреть на них с нашей вращающейся точки обзора. Сейчас нам известно примерно двадцать таких облаков — и около десяти облаков промежуточной скорости, которые, по-видимому, приближаются к диску (рис. 7.7).

Рис. 7.7. Радиоастрономы обнаружили, что в галактическом гало присутствуют огромные облака атомарного водорода. Одно из крупнейших — Магелланов Поток. Он простирается от Большого и Малого Магеллановых Облаков (галактик-спутников Млечного Пути) на весь квадрант южного неба. (Автор композитного снимка: Ingrid Kallick [Possible Designs, Мадисон, Висконсин], данные: Bart Wakker [Висконсинский университет в Мадисоне].)