міжзоряної речовини
Простір між зірками не порожнє: воно заповнене міжзоряним газом з домішкою мікроскопічних твердих частинок, які називають пилом. Міжзоряного газу особливо багато поблизу галактичної площини. Майже весь він зосереджений у шарі товщиною 600 св. років і діаметром 100 000 св. років (саме такий діаметр диска Галактики). У цьому тонкому шарі газ розподілено не є однорідним, а концентрується в спіральних рукавах Галактики. Взагалі-то це дуже розріджений газ: приблизно 1 ат / см3 за мірками земних лабораторій - найвищий вакуум. Але оскільки розмір Галактики величезний, у ній набирається близько 8 млрд. Сонячних мас міжзоряного газу. Це близько 5% від повної маси Галактики. У складі міжзоряного газу близько 67% водню, 28% гелію і лише близько 5% маси припадає на всі інші елементи, найбільш рясні серед яких - кисень, вуглець і азот. Тверді частинки космічного пилу мають розмір порядку 0,1-1 мкм. Ймовірно, у них залізо-силікатне чи графітове ядерце, покрите крижаний "шубою" з легких елементів. Хоча по масі космічний пил становить всього близько 1% міжзоряної речовини, це дуже важливий його компонент. Порошинки прекрасно поглинають зоряне світло і перетворюють його в інфрачервоне випромінювання, відіграючи важливу роль в тепловому балансі міжзоряного середовища. Графітові і силікатні ядерця пилинок, ймовірно, утворюються в відносно прохолодних атмосферах зірок-гігантів і викидаються потім в міжзоряний простір, де остигають і покриваються шубою з летючих елементів. Особливо ефектно міжзоряний газ представлений в емісійних туманностей, найбільш відома з яких Велика туманність в Мечі Оріона видима навіть неозброєним оком і дуже красива при спостереженні в бінокль або невеликий телескоп. В емісійних туманностей щільність газу значно вище, ніж в навколишньому просторі, і становить тисячі атомів в кубічному сантиметрі. Оскільки діаметри деяких туманностей досягають 100 св. років, повна маса газу в кожної 50 000 сонячних мас і більш.
Див. Також тумані.
ВЕЛИКА ТУМАННІСТЬ ОРІОНА. У ній видно не тільки дифузний випромінює газ, але і темні області холодного речовини, що поглинає світло.
Емісійні туманності світяться тому, що всередині них або поруч з ними є гарячі блакитні зірки-надгіганти. Вони випускають багато ультрафіолетового (УФ) випромінювання, яке поглинається міжзоряними атомами водню і ионизует їх, тобто розриває в них зв'язку між електронами і ядрами атомів - протонами. Через деякий час під дією взаємного тяжіння електрони з протонами знову об'єднуються в нейтральні атоми, випромінюючи при цьому електромагнітні кванти. Але зазвичай електрон не відразу потрапляє на нижній енергетичний рівень атома, а затримується на декількох проміжних і кожен раз при переході між ними випромінює фотон. Таким чином один ультрафіолетовий фотон "дробиться" на кілька оптичних.
Див. Також АТОМ. Між щільними і яскравими емісійними туманностями знаходиться розріджене газ, виявити який набагато складніше. Він був відкритий в 1904 І.Гартманом, що помітили лінії поглинання цього газу в спектрах далеких зірок. Іноді одна спектральна лінія розщеплюється на кілька, очевидно, за рахунок ефекту Доплера, вказуючи цим, що ми бачимо зірку крізь кілька міжзоряних хмар, кожне з яких рухається зі своєю швидкістю.
Туманність Лагуна І ПОТРІЙНА (або трироздільна) в Стрільці - це хмари гарячого газу з темними прожилками поглинає світло пилу.
Далеко не всі атоми і молекули міжзоряного газу мають спектральні лінії в оптичному діапазоні; лінії багатьох елементів лежать в ультрафіолетової області. Тому позаатмосферні спостереження виявилися дуже цінними. Спостереження з геофізичної ракети в 1970 дозволили відкрити молекулярний водень - головну молекулу міжзоряного середовища. Ультрафіолетовий телескоп на супутнику "Коперник" (1972) отримав безліч зоряних спектрів з лініями поглинання молекули H2 і більш складних елементів, включаючи вуглець, азот, кисень, кремній, фосфор, аргон і залізо, а також важкий ізотоп водню - дейтерій. Спочатку знання про міжзоряне середовище розвивалися завдяки фотографії та спектроскопії. Але потім було відкрито космічне радіовипромінювання, яке принесло багато нових відомостей про міжзоряному газі. Атоми нейтрального водню випромінюють на строго певну хвилю довжиною 21,1 см. У діапазоні від 1 до 50 см випромінювання утворюється при взаємодії вільних електронів з протонами, доводячи цим існування іонізованого газу, а в діапазоні 10-30 м хмари іонізованого газу, навпаки, сильно поглинають випромінювання джерел, що знаходяться за ними. Радіоастрономічні спостереження дозволили виявити в міжзоряному просторі досить складні молекули: гідроксил OH; пари води H2O і аміаку NH3; формальдегід H2CO; окис вуглецю CO; метанол (деревне спирт) CH3OH; мурашину кислоту HCOOH; етиловий (винний) спирт CH3CH2OH і ще десятки інших, навіть більш складних молекул. Всі вони знайдені в щільних і холодних пилових хмарах, що захищають тендітні молекули від руйнівного впливу ультрафіолетового випромінювання гарячих зірок. Ймовірно, поверхня холодних (7 K, або -266 ° C) пилинок служить якраз тим місцем, де утворюються складні молекули з налиплого на порошинку окремих атомів. Чим щільніше і масивніше хмара, тим більшу різноманітність молекул в ньому виявляється. На жаль, дуже важко зареєструвати молекулу H2, у якій немає ліній в радіодіапазоні. Але непрямі ознаки доводять, що це найпоширеніша молекула; темні хмари більш ніж на половину по масі складаються з молекулярного водню.
Див. Також радіоастрономії.
Туманність Кінська Голова в Оріоні. На тлі яскравої туманності помітно холодну темна хмара, відросток якого має форму кінської голови.
Крім холодного газу хмар і більш гарячого межоблачную газу, міжзоряний простір заповнений також нечисленними, але дуже енергійними частинками "космічних променів" - електронами, протонами і ядрами деяких елементів, що рухаються майже зі швидкістю світла. Їх джерелом служать вибухи наднових зірок. Деякі з цих частинок досягають поверхні Землі і є єдиними представниками міжзоряної речовини, які вдається реєструвати приладами. Але про їхню наявність в космосі можна судити і побічно - по характерному випромінювання. Справа в тому, що космічний простір пронизане слабким магнітним полем. Заряджені частинки, рухаючись в магнітному полі, відхиляються від прямих траєкторій під дією сили Лоренца. Їх траєкторії стають спиралевидні, а будь-який коливальний рух заряджених частинок, як відомо, призводить до випромінювання електромагнітних хвиль. Особливо ефективно випромінюють легкі електрони, на рух яких сильно впливає міжзоряний магнітне поле. Це випромінювання було названо синхротронним, оскільки в фізичних лабораторіях воно теж спостерігається, коли електрони розганяють в магнітних полях спеціальних приладів - синхротронів. Радіотелескопи приймають синхротронне випромінювання від усіх областей Чумацького Шляху і від інших галактик. Це доводить наявність там магнітних полів і космічних променів. Синхротронне випромінювання помітно посилено в спіральних рукавах галактик, де більше щільність міжзоряного середовища, інтенсивніше магнітне поле і частіше відбуваються вибухи наднових - джерела космічних променів. Характерною особливістю синхротронного випромінювання служить його сильна поляризація, пов'язана з напрямком магнітного поля і допомагає визначати його. Повернемося до космічного пилу, яка, хоча і становить малу частину міжзоряної речовини, повністю визначає зовнішній вигляд Чумацького Шляху. У безмісячну ніч добре видно Великий Провал, що простягнувся темною смугою від Хреста Лебедя, повз Альтаира до сяючих зоряним масам в Стрільці і Скорпіона. Подібну темну область поблизу Південного Хреста називають Вугільний Мішок. Ці темні провали пов'язані з близькими пиловими хмарами, які закривають лежать позаду них яскраві області Чумацького Шляху. Тонкі деталі пилових хмар добре помітні на тлі емісійних туманностей.
ТЕМНЕ ХМАРА Вугільний Мішок поглинає світло лежить за ним яскравою області в південній частині Чумацького Шляху. Ця хмара міжзоряного газу і пилу діаметром 40 св. років віддалене від нас на 400 св. років.