Звёздные скопления и туманности
Для людей далекого прошлого Вселенная была, если и не всегда безопасным, но и все же устойчивым миром, созданным, казалось бы, единственно для удобства рода человеческого. Едва ли человек тогда сомневался, что его обитель - Земля - занимает главенствующее, центральное положение, тогда как Солнце оправдывает свое существование, снабжая человечество светом и теплом. Сверкающие звезды, прикрепленные к вращающейся небесной сфере, рассматривались как элементы космической мозаики, предназначенной для украшения ночи.
Вполне естественно было также, что детали небесного пейзажа стали отождествляться с героями мифологии; это отождествление сохранилось до нашего времени в виде названий групп звезд или созвездий. С течением времени легенды, отражающие самые первые попытки установить свое место в окружающем мире, сменились объективными исследованиями неба.
Астроном-исследователь обнаружил, что Вселенная - это сокровищница, полная открытий. В ходе истории были открыты объекты всевозможных видов - не только одиночные звезды, но также скопления звезд и облака из газа и диффузного вещества. Эти облака, видимые невооруженным или вооруженным глазом через мощный телескоп, представляют собой туманности. Также в виде туманностей нам представляются далекие галактики.
Звездные скопления.
Звезды – громадные сферические сгущения плотного и горячего ионизированного газа (плазмы), способные к самопроизвольному свечению за счет энергии, берущейся от протекающих в недрах этих объектов термоядерных реакций.
Звезды распределены в пространстве неравномерно. Иногда они образуют группы, которые в зависимости от размеров и степени концентрации звезд к центру делятся на скопления и ассоциации.
Звездные скопления – это группы звезд, связанных между собой силами притяжения и общностью происхождения. Они насчитывают от нескольких десятков до сотен тысяч звезд.
Все скопления разделяют на рассеянные и шаровые. Различие между ними в основном определяется массой и возрастом этих образований.
Рассеянные скопления.
Рассеянные звездные скопления объединяют десятки и сотни, редко тысячи звезд. Размеры их обычно составляют несколько парсек. Концентрируются к экваториальной плоскости Галактики. Скорости их относительно Солнца не велики, порядка 10 – 12 км/с, потому что вместе с ними они принимают участие во вращении Галактики. Звезды рассеянных звездных скоплений сходны по химическому составу с Солнцем и другими звездами галактического диска. Примеры рассеянных звездных скоплений – Плеяды и Гиады в созвездии Тельца. В нашей Галактике известно более 1000 звездных скоплений. Однако, согласно совершенным исследованиям их, вероятно, должно быть раз в 20 больше: далеко от Солнца мы можем обнаружить только самые яркие скопления; к тому же в галактической плоскости концентрируется и пыль, поглощающая свет и мешающая наблюдать далекие звезды.
Шаровые скопления.
Шаровые звездные скопления насчитывают сотни тысяч звезд, имеют четкую сферическую или эллипсоидальную форму с сильной концентрацией звезд к центру. Размер их вместе с коронами доходят до 100 – 200 парсек. Они принадлежат к сферической подсистеме. Скорости их относительно Солнца около 100км/с. По химическому составу они отличаются от звезд рассеянных скоплений меньшим содержанием всех элементов тяжелее гелия. Все шаровые звездные скопления расположены далеко от Солнца, и даже ближайшие из них видны лишь в бинокль. В Галактике известно сейчас 130 шаровых звездных скоплений, а всего их около 500.
Еще о звездных скоплениях.
Важнейшими характеристиками рассеянных и шаровых скоплений являются построенные для составляющих их звезд диаграммы «спектр – светимость», которые в случае скоплений обычно строят в координатах «цвет – звездная величина». На диаграмме рассеянных звездных скоплений могут присутствовать все звезды главной последовательности, включая и самые яркие. У шаровых скоплений верхняя часть главной последовательности отсутствует.
Наблюдаются звезды, лишь начиная спектрального класса G. Более яркие звезды расположены вправо и вверх от главной последовательности, образуя ветви гигантов и субгигантов.
Характерной особенностью шаровых скоплений является также наличие горизонтальной ветви.
Шаровые скопления, по – видимому, образовались из огромных газовых облаков на ранней стадии формирования Галактики, сохранив их вытянутые орбиты.
Образование рассеянных скоплений началось позднее из газа, «осевшего» к плоскости Галактики и уже обогатившегося тяжелыми элементами, которые попали в межзвездную среду из недр быстро эволюционирующих массивных звезд предыдущего поколения при их вспышках. В наиболее плотных облаках газа образование рассеянных скоплений продолжается и сейчас. Поэтому возраст рассеянных звездных скоплений не одинаков, тогда как возраст больших шаровых скоплений примерно одинаков и близок к возрасту Галактики (10 – 15 млрд. лет).
Туманности.
Туманности - это небесные объекты, которые в отличие от звезд выглядят как пятна. Наиболее яркие из них видны невооруженным глазом (туманность Андромеда и туманность Ориона). Далекие туманные объекты - туманности были замечены астрономами еще в XVII веке. О знаменитой туманности Андромеды впервые упомянул современник Галилея С.Мариус в 1612 году. Французский астроном Ш.Мессье, известный своими открытиями комет, чтобы наблюдатели не путали кометы с туманностями (схожесть можно было наблюдать 20-26 марта 1996 года на примере кометы ХИЯКУТАКЕ), составил первый список туманностей, содержавший около 100 объектов, но лишь в 20-x годах нашего века удалось установить, что некоторые туманности - это гигантские звездные системы,
находящиеся далеко за пределами нашей Галактики - Млечного Пути. В каталоге были собраны все виды и классы туманностей, но классифицированы они не были. Ниже будет приведен вариант современной классификации туманностей.
Все туманности делятся на галактические и внегалактические. Детальная классификация внегалактических туманностей (галактик) была предложена Б. А. Воронцовым-Вильяминовым. Галактиками называются гигантские звездные системы,
расположенные вне пределов нашей Галактики (системы Млечного Пути). Они состоят из звезд, количество которых может достигать десяти триллионов штук; облаков газа и пыли, пронизанных магнитными и гравитационными полями, электромагнитным излучением, потоками заряженных частиц.
С помощью крупнейших в мире телескопов зарегистрированы многие и многие миллиарды галактик. Около 90% от общего числа галактик объединены в скопления. Формы и размеры галактик очень разнообразны, однако можно выделить несколько основных их морфологических типов: эллиптические, спиральные, линзообразные, неправильные и карликовые.
Галактики, ставшие впоследствии спиральными, образовались из газовых облаков, обладавших заметными моментами количества движения - запасами вращения - и центральными сгущениями.
Не вращающиеся облака газа породили эллиптические галактики. Неправильные галактики также образовались из облаков газа, обладавших запасом вращения, но не имевших сгущений в центре.
В центрах нескольких десятков галактик обнаружены сверхмассивные черные дыры. Их массы превышают миллион масс Солнца.
Далее будут классифицированы галактические туманности.
Галактические туманности представляют собой облака межзвездной пыли и газов, освещенные яркими соседними звездами. Все эти туманности находятся в нашей Галактике.
Галактические туманности делятся на газовые и пылевые. Газовые туманности - это облака межзвездного газа, светящегося отраженным светом или в результате возбуждения горячими звездами.
Пылевые (темные) туманности - это облака межзвездной пыли, или выглядящие темными пятнами на фоне более удаленных светлых туманностей, или закрывающие свет далеких звезд. Пример, соответствующий первому случаю - туманность Конская Голова, в созвездии Ориона. Пример. соответствующий второму случаю - туманность Угольный Мешок, скрывающая центр нашей Галактики.
Из класса пылевых туманностей выделяются глобулы - очень компактные и очень плотные пылевые туманности, из которых формируются звезды.
Газовые туманности, как и звёзды, в основном состоят из водорода. Кроме того, в них есть другие химические элементы - гелий, азот, кислород и более тяжелые. Размеры туманностей огромны: от одного края до другого свет идет несколько лет, а общая масса туманности обычно составляет десятки, сотни, а иногда и тысячи масс Солнц. Газовые туманности делятся на: диффузные, планетарные, водородные и газопылевые.
Диффузные туманности - это облака разреженного газа очень большого размера, в которые погружены освещающие их звезды, возможно общего с ними происхождения. Эти туманности получили свое название из-за сходства со светящимися пятнами, растекающимися (диффундирующими) по окружающему черному фону. Классический пример диффузной туманности - туманность Ориона.
Планетарные туманности возникают в результате взрыва Сверхновой взрывающаяся (в конце своего жизненного пути звезда) и представляют собой сброшенную взрывом оболочку звезды. Эта оболочка светится под воздействием излучения слабой, но очень горячей центральной звезды. Выглядят эти туманности подобно планетным дискам
видным в телескоп, отчего и получили свое название. Планетарные туманности состоят из газа, но они не являются ни планетами, ни настоящими туманностями, так что вряд ли можно было бы придумать для них менее удачное название, чем это общепринятое. Наиболее известна Кольцевая туманность в созвездии Лиры, открытая в 1779 году. Она состоит из центральной звезды, окруженной газовой оболочкой. Все планетарные туманности расширяются. Но некоторые планетарные туманности имеют неправильную форму. Например - Крабовидная туманность, образовавшаяся в результате взрыва Сверхновой 1054 года, занесенная, кстати, в каталог Мессе под номером 1.
Водородные туманности состоят из чистого водорода. Водород излучает невидимые лучи, и поэтому, не/смотря на огромные размеры, эти туманности были открыты только в 1945 Г. А. Шайном.
Газопылевые туманности сходны с водородными, но включают в свой состав пыль, и тоже были открыты Г. А. Шайном.
Еще немного о туманностях.
Существуют еще несколько видов туманностей.
Отражательные туманности.
Отражательные туманности были открыты Слайфером, который в 1913 году наблюдал спектр туманностей в Плеядах. В этих туманностях свет звезды отражается мелкими пылевыми частицами. Большая часть таких туманностей освещается горячими голубыми звездами высокой светимости. Туманности также являются голубыми; по-видимому, они даже голубее, чем освещающие их звезды, т.к. свет звезды, проходя через облака из очень маленьких пылевых частиц, краснеет; следовательно, рассеянный отражающими туманностями свет
(Отражательная туманность в скоплении Плеяд) кажется голубее.
Существуют, наконец, туманности, представляющие собой конечный продукт звездной эволюции. Среди них наиболее известна Крабовидная туманность. Почти все прочие объекты такого типа имеют значительно больший возраст, и поэтому их особенности не так отчетливо выражены. В любом случае Крабовидная туманность - с необычайным пульсаром в центре - представляется исключительным объектом.
Заключение.
Звездные скопления и туманности представляют нам удивительную картину неба.
Ученые предполагают, что Вселенная сильно запылена. К сожалению, обнаружить облака диффузного вещества можно только в том случае, когда они освещаются лучами звезд (газовые туманности) или когда закрывают от глаз астрономов известные звездные объекты. На сегодняшний день описано не более 0.05% всех газовых и пылевых облаков, существование которых вполне возможно, если исходить из современных представлений о распределении вещества во Вселенной. Понятно, что поиск туманностей ведется исключительно в пределах нашей Галактики. В других звездных системах непременно существуют туманности из диффузного вещества, но обнаружить их при нынешнем уровне техники невозможно.
Список литературы:
1. Бердышев С.Н. «Астрономия». Изд.: «ТЕРРА – Книжный клуб», 2001г.
2. Ерпылев И.П. Энциклопедический словарь юного астронома – 2 изд., переработ. и доп. Изд.: «Педагогика»,1986г.
3. Лев Мухин. «Мир астрономии». Изд.: «Молодая Гвардия», 1987г.
4. А.Аллер. «Атомы, звезды и туманности». Изд.: «Мир», 1976г.