Туманность
Туманность « ( лат. облако, туман»; [1] пл. : туманы , туманы или туманы [2] [3] [4] [5] ) — особая светящаяся часть межзвездной среды , которая может состоять из ионизированного, нейтрального или молекулярного водорода , а также космической пыли . Туманности часто являются областями звездообразования, например, в Столпах Творения в туманности Орла . В этих регионах образования газа, пыли и других материалов «слипаются» вместе, образуя более плотные области, которые притягивают дальнейшее вещество и в конечном итоге становятся достаточно плотными, чтобы образовать звезды . Считается, что оставшийся материал образует планеты и другие объекты планетной системы .
Большинство туманностей имеют огромные размеры; сотни световых лет некоторые из них имеют диаметр в . Туманность, видимая человеческому глазу с Земли, вблизи кажется больше, но не ярче. [6] Туманность Ориона , самая яркая туманность на небе, занимающая площадь, в два раза превышающую угловой диаметр полной Луны , можно наблюдать невооруженным глазом, но ранние астрономы ее пропустили. [7] Хотя большинство туманностей плотнее окружающего их пространства, они гораздо менее плотны, чем любой вакуум, созданный на Земле (10 5 до 10 7 молекул на кубический сантиметр) – туманное облако размером с Землю имело бы общую массу всего лишь несколько килограммов . Земной воздух имеет плотность около 10 19 молекулы на кубический сантиметр; напротив, самые плотные туманности могут иметь плотность 10 4 молекул на кубический сантиметр. Многие туманности видны благодаря флуоресценции, вызванной погруженными в них горячими звездами, тогда как другие настолько рассеяны, что их можно обнаружить только с помощью длительной выдержки и специальных фильтров. Некоторые туманности по-разному освещены переменными звездами типа Т Тельца .
Первоначально термин «туманность» использовался для описания любого рассеянного астрономического объекта , включая галактики за пределами Млечного Пути . Галактику Андромеды , например, когда-то называли Туманностью Андромеды (а спиральные галактики вообще как «спиральные туманности») до того, как истинная природа галактик была подтверждена в начале 20-го века Весто Слайфером , Эдвином Хабблом и другими. Эдвин Хаббл обнаружил, что большинство туманностей связаны со звездами и освещаются звездным светом. Он также помог классифицировать туманности по типу излучаемого ими светового спектра. [8]
История наблюдений
[ редактировать ]
Около 150 года нашей эры Птолемей записал в книгах VII–VIII своего «Альмагеста» пять звезд, которые казались туманными. Он также отметил область туманности между созвездиями Большой Медведицы и Льва , которая не была связана ни с одной звездой . [9] Первая настоящая туманность, отличная от звездного скопления , была упомянута персидским астрономом-мусульманином Абд ар-Рахманом ас-Суфи в его «Книге неподвижных звезд» (964 г.). [10] Он отметил «небольшое облако», где Галактика Андромеды . расположена [11] Он также каталогизировал звездное скопление Омикрон Велорум как «туманную звезду» и другие туманные объекты, такие как скопление Брокки . [10] Сверхновая , породившая Крабовидную туманность , SN 1054 , наблюдалась арабскими и китайскими астрономами в 1054 году. [12] [13]
В 1610 году Николя-Клод Фабри де Пейреск открыл туманность Ориона с помощью телескопа. Эту туманность также наблюдал Иоганн Баптист Цисат в 1618 году. Однако первое детальное исследование туманности Ориона было проведено только в 1659 году Христианом Гюйгенсом , который также считал, что он был первым человеком, открывшим эту туманность. [11]
В 1715 году Эдмон Галлей опубликовал список из шести туманностей. [14] Это число неуклонно росло в течение столетия: в 1746 году Жан-Филипп де Шезо составил список из 20 туманностей (в том числе восьми ранее не известных). С 1751 по 1753 год Николя-Луи де Лакайль каталогизировал 42 туманности с мыса Доброй Надежды , большинство из которых из которых ранее были неизвестны. Затем к 1781 году Шарль Мессье составил каталог из 103 «туманностей» (теперь называемых объектами Мессье и включающих в себя то, что теперь известно как галактики); его интересом было обнаружение комет , и это были объекты, которые можно было принять за них. [15]
Число туманностей затем было значительно увеличено усилиями Уильяма Гершеля и его сестры Каролины Гершель . Их каталог тысячи новых туманностей и скоплений звезд. [16] был опубликован в 1786 году. Второй каталог из тысячи был опубликован в 1789 году, а третий и последний каталог из 510 звезд появился в 1802 году. На протяжении большей части своей работы Уильям Гершель считал, что эти туманности представляют собой просто неразрешенные скопления звезд. Однако в 1790 году он обнаружил звезду, окруженную туманностью, и пришел к выводу, что это настоящая туманность, а не более отдаленное скопление. [15]
Начиная с 1864 года Уильям Хаггинс исследовал спектры около 70 туманностей. что примерно треть из них имела спектр излучения газа Он обнаружил , . Остальные имели непрерывный спектр и поэтому считались состоящими из массы звезд. [17] [18] Третья категория была добавлена в 1912 году, когда Весто Слайфер показал, что спектр туманности, окружающей звезду Меропа, соответствует спектрам Плеяд рассеянного скопления . Таким образом, туманность излучает отраженный звездный свет. [19]
В 1923 году, после Великой дискуссии , стало ясно, что многие «туманности» на самом деле были галактиками, далекими от Млечного Пути .
Слайфер и Эдвин Хаббл продолжали собирать спектры множества различных туманностей, обнаружив 29, которые имели спектры излучения, и 33, которые имели непрерывные спектры звездного света. [18] В 1922 году Хаббл заявил, что почти все туманности связаны со звездами и что их освещение исходит от звездного света. Он также обнаружил, что туманности по эмиссионному спектру почти всегда связаны со звездами, имеющими спектральную классификацию B или более горячие (включая все звезды главной последовательности O-типа ), в то время как туманности с непрерывным спектром появляются с более холодными звездами. [20] И Хаббл, и Генри Норрис Рассел пришли к выводу, что туманности, окружающие более горячие звезды, каким-то образом трансформируются. [18]
Формирование
[ редактировать ]
Существуют различные механизмы образования различных типов туманностей. Некоторые туманности образуются из газа, который уже находится в межзвездной среде, тогда как другие производятся звездами. Примером первого случая являются гигантские молекулярные облака , самая холодная и плотная фаза межзвездного газа, которая может образоваться в результате охлаждения и конденсации более диффузного газа. Примером последнего случая являются планетарные туманности, образовавшиеся из материала, сброшенного звездой на поздних стадиях ее звездной эволюции .
Области звездообразования — это класс эмиссионных туманностей, связанных с гигантскими молекулярными облаками. Они образуются, когда молекулярное облако разрушается под собственным весом, образуя звезды. В центре могут образовываться массивные звезды, а их ультрафиолетовое излучение ионизирует окружающий газ, делая его видимым в оптических длинах волн . Область ионизированного водорода, окружающая массивные звезды, известна как область H II, а оболочки нейтрального водорода, окружающие область H II, известны как область фотодиссоциации . Примерами областей звездообразования являются туманность Ориона , туманность Розетка и туманность Омега . Обратная связь от звездообразования в виде взрывов сверхновых массивных звезд, звездных ветров или ультрафиолетового излучения массивных звезд или истечений от звезд малой массы может разрушить облако, разрушив туманность через несколько миллионов лет.
Другие туманности образуются в результате взрывов сверхновых ; предсмертные агонии массивных, недолговечных звезд. Материалы, выброшенные в результате взрыва сверхновой, затем ионизируются энергией и компактным объектом, который производит ее ядро. Одним из лучших примеров этого является Крабовидная туманность в Тельце . Событие сверхновой было зарегистрировано в 1054 году и получило обозначение SN 1054 . Компактный объект, образовавшийся после взрыва, находится в центре Крабовидной туманности, а его ядром теперь является нейтронная звезда .
Другие туманности формируются как планетарные туманности . Это заключительная стадия жизни звезды малой массы, такой как Солнце Земли. Звезды с массой до 8–10 масс Солнца эволюционируют в красные гиганты и медленно теряют внешние слои во время пульсаций в своих атмосферах. Когда звезда потеряла достаточно материала, ее температура повышается, а испускаемое ею ультрафиолетовое излучение может ионизировать окружающую туманность, которую она отбросила. Солнце создаст планетарную туманность, а ее ядро останется в форме белого карлика .
Типы
[ редактировать ]![Хербиг-Аро HH 161 и HH 164.[21]](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Hubble_Sees_a_Stellar_%22Sneezing_Fit%22_%2811467249715%29.jpg/342px-Hubble_Sees_a_Stellar_%22Sneezing_Fit%22_%2811467249715%29.jpg)
— Туманность Омега пример эмиссионной туманности.
— Туманность Конская Голова пример темной туманности .
Туманность Кошачий Глаз , пример планетарной туманности .
Туманность Красный Прямоугольник — пример протопланетной туманности .
Нежная оболочка SNR B0509-67.5
Туманность Южное Кольцо , Планетарная туманность
Туманность Кольцо в северном созвездии Лиры.
![Хербиг-Аро HH 161 и HH 164.[21]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/27/Hubble_Sees_a_Stellar_%22Sneezing_Fit%22_%2811467249715%29.jpg/342px-Hubble_Sees_a_Stellar_%22Sneezing_Fit%22_%2811467249715%29.jpg)
Классические типы
[ редактировать ]Объекты, называемые туманностями, принадлежат к четырем основным группам. До того, как была понята их природа, галактики («спиральные туманности») и звездные скопления, слишком далекие, чтобы их можно было рассматривать как звезды, также классифицировались как туманности, но больше таковыми не являются.
- Области H II — большие диффузные туманности, содержащие ионизированный водород.
- Планетарные туманности
- Остатки сверхновых (например, Крабовидная туманность)
- Темные туманности
Не все облачные структуры являются туманностями; Объекты Хербига-Аро являются примером.
Потоковые туманности
[ редактировать ]
Интегрированные потоковые туманности — астрономическое явление, открытое сравнительно недавно. В отличие от типичных и хорошо известных газовых туманностей в плоскости Млечный Путь галактики , ИФН лежат за пределами основного тела галактики.
Этот термин был придуман Стивом Манделем, который определил их как «туманности высоких галактических широт, которые освещаются не одной звездой (как большинство туманностей в плоскости Галактики), а энергией совокупного потока всех звезд в плоскости Галактики». Млечный Путь В результате эти туманности невероятно тусклые, и для их захвата требуются часы. Эти облака туманностей, важный компонент межзвездной среды, состоят из частиц пыли, водорода, окиси углерода и других элементов». [22] Они особенно заметны в направлении как северного, так и южного полюсов мира. Огромная туманность недалеко от южного полюса мира — MW9, широко известная как Южный Небесный Змей. [23]Диффузные туманности
[ редактировать ]
Большинство туманностей можно охарактеризовать как диффузные туманности, что означает, что они вытянуты и не имеют четко определенных границ. [24] Диффузные туманности можно разделить на эмиссионные , отражательные и темные туманности .
Туманности видимого света можно разделить на эмиссионные туманности, которые излучают спектральные линии излучения возбужденного или ионизированного газа (в основном ионизированного водорода ); [25] их часто называют областями H II (H II относится к ионизированному водороду) и отражательными туманностями, которые видны в первую очередь благодаря отражаемому ими свету.
Сами отражательные туманности не излучают значительного количества видимого света, но находятся вблизи звезд и отражают свет от них. [25] Подобные туманности, не освещенные звездами, не излучают видимого излучения, но могут быть обнаружены как непрозрачные облака, блокирующие свет светящихся объектов позади них; их называют темными туманностями . [25]
Хотя эти туманности имеют разную видимость в оптических длинах волн, все они являются яркими источниками инфракрасного излучения, главным образом пыли внутри туманностей. [25]
Планетарные туманности
[ редактировать ]
Планетарные туманности — это остатки последних стадий звездной эволюции звезд средней массы (размеры которых варьируются от 0,5 до 8 солнечных масс). Эволюционировавшие звезды асимптотической ветви гигантов выбрасывают свои внешние слои наружу из-за сильных звездных ветров, образуя таким образом газовые оболочки, оставляя после себя ядро звезды в виде белого карлика . [25] Излучение горячего белого карлика возбуждает выброшенные газы, создавая эмиссионные туманности со спектрами, подобными спектрам эмиссионных туманностей, обнаруженных в звездообразования . областях [25] Это области H II , поскольку в основном ионизирован водород, но планетарные туманности более плотные и компактные, чем туманности, обнаруженные в областях звездообразования. [25]
Планетарные туманности получили свое название от первых астрономических наблюдателей, которые поначалу не могли отличить их от планет и были склонны путать их с планетами, которые представляли для них больший интерес. Ожидается, что Солнце породит планетарную туманность примерно через 12 миллиардов лет после своего образования. [26]
Протопланетарные туманности
[ редактировать ]
Остатки сверхновых
[ редактировать ]
Сверхновая возникает , когда звезда большой массы достигает конца своей жизни. Когда ядерный синтез в ядре звезды прекращается, звезда коллапсирует. Газ, падающий внутрь, либо отскакивает, либо нагревается настолько сильно, что расширяется наружу от ядра, что приводит к взрыву звезды. [25] Расширяющаяся газовая оболочка образует остаток сверхновой — особую диффузную туманность . [25] Хотя большая часть оптического и рентгеновского излучения остатков сверхновых возникает из ионизированного газа, большая часть радиоизлучения представляет собой форму нетеплового излучения, называемого синхротронным излучением . [25] Это излучение возникает из-за высокоскоростных электронов, колеблющихся в магнитных полях .
Примеры
[ редактировать ]- Туманность Муравей
- Петля Барнарда
- Туманность Бумеранг
- Туманность Кошачий Глаз
- Крабовидная туманность
- Туманность Орел
- Эскимосский Мисти
- Туманность Киля
- Туманность Лисий Мех
- Туманность Хеликс
- Туманность Конская Голова
- Выгравированная туманность Песочные часы
- Туманность Лагуна
- Туманность Ориона
- Туманность Пеликан
- Туманность Красный Квадрат
- Кольцо Туманности
- Розетка Туманность
- Туманность Тарантул
Каталоги
[ редактировать ]- Каталог десны (эмиссионные туманности)
- Каталог RCW (эмиссионные туманности)
- Каталог Шарплесса (эмиссионные туманности)
- Каталог Мессье
- Каталог Колдуэлла
- Каталог планетарных туманностей Абелла
- Каталог Барнарда (темные туманности)
- Каталог ярких туманностей Линдса.
- Каталог темных туманностей Линдса.
См. также
[ редактировать ]- Привет регион
- H II регион
- Список крупнейших туманностей
- Список диффузных туманностей
- Списки туманностей
- Молекулярное облако
- Магеллановы облака
- Объект Мессье
- Небулярная гипотеза
- Комплекс молекулярных облаков Ориона
- Хронология знаний о межзвездной и межгалактической среде
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Харпер, Дуглас. «туманность» . Интернет-словарь этимологии .
- ^ Словарь английского языка американского наследия, пятое издание . Св "туманность". Получено 23 ноября 2019 г. с https://thefreedictionary.com/nebula .
- ^ Словарь английского языка Коллинза – полный и несокращенный, 12-е издание, 2014 г. . Св "туманность". Получено 23 ноября 2019 г. с https://thefreedictionary.com/nebula .
- ^ Словарь колледжа Random House Кернермана Вебстера . Св "туманность". Получено 23 ноября 2019 г. с https://thefreedictionary.com/nebula .
- ^ Словарь студенческой науки американского наследия, второе издание . Св "туманность". Получено 23 ноября 2019 г. с https://thefreedictionary.com/nebula .
- ^ Хауэлл, Элизабет (22 февраля 2013 г.). «На самом деле туманности не дают места, где можно было бы спрятаться космическим кораблям» . Вселенная сегодня .
- ^ Кларк, Роджер Н. (1990). Визуальная астрономия глубокого неба . Издательство Кембриджского университета. п. 98. ИСБН 9780521361552 .
- ^ «Что такое туманность?» . Космический центр Хьюстона . 19 марта 2020 г. Проверено 27 июня 2021 г.
- ^ Куницш, П. (1987), «Средневековая ссылка на туманность Андромеды» (PDF) , ESO Messenger , 49 : 42–43, Bibcode : 1987Msngr..49...42K , получено 31 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Джонс, Кеннет Глин (1991). Туманности Мессье и звездные скопления . Издательство Кембриджского университета. п. 1. ISBN 0-521-37079-5 .
- ^ Jump up to: а б Харрисон, Т.Г. (март 1984 г.). «Туманность Ориона – где она находится в истории». Ежеквартальный журнал Королевского астрономического общества . 25 (1): 70–73. Бибкод : 1984QJRAS..25...65H .
- ^ Лундмарк, К. (1921). «Предполагаемые новые звезды, зафиксированные в старых хрониках и среди недавних меридианных наблюдений» . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 33 (195): 225. Бибкод : 1921PASP...33..225L . дои : 10.1086/123101 .
- ^ Мэйолл, Нью-Йорк (1939). «Крабовидная туманность, вероятная сверхновая» . Листовки Астрономического общества Тихоокеанского общества . 3 (119): 145. Бибкод : 1939ASPL....3..145M .
- ^ Галлей, Э. (1714–1716). «Описание нескольких туманностей или светлых пятен, подобных облакам, недавно обнаруженных среди неподвижных звезд с помощью телескопа». Философские труды . XXXIX : 390–92.
- ^ Jump up to: а б Хоскин, Майкл (2005). «Неоконченное дело: поиск туманностей Уильямом Гершелем». Британский журнал истории науки . 43 (3): 305–320. Бибкод : 2005HisSc..43..305H . дои : 10.1177/007327530504300303 . S2CID 161558679 .
- ^ Философские труды . ТН 1786. с. 457 .
- ^ Уоттс, Уильям Маршалл; Хаггинс, сэр Уильям; Леди Хаггинс (1904). Введение в изучение спектрального анализа . Лонгманс, Грин и Ко, стр 84–85 . . Проверено 31 октября 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с Струве, Отто (1937). «Последние успехи в изучении отражательных туманностей». Популярная астрономия . 45 : 9–22. Бибкод : 1937PA.....45....9S .
- ^ Слайфер, В.М. (1912). «О спектре туманности в Плеядах». Бюллетень обсерватории Лоуэлл . 1 : 26–27. Бибкод : 1912LowOB...2...26S .
- ^ Хаббл, EP (декабрь 1922 г.). «Источник светимости в галактических туманностях» . Астрофизический журнал . 56 : 400–438. Бибкод : 1922ApJ....56..400H . дои : 10.1086/142713 .
- ^ «Звездный приступ чихания» . Фотография недели ЕКА/Хаббла . Проверено 16 декабря 2013 г.
- ^ http://www.aicccd.com/archive/aic2005/The_unexplored_nebula_project-smandel.pdf
- ^ Чедвик, Стивен; Купер, Ян (11 декабря 2012 г.). Изображение южного неба . Спрингер. п. 248. ИСБН 978-1461447498 .
- ^ «Каталог Мессье: Диффузные туманности» . СЭДС. Архивировано из оригинала 25 декабря 1996 г. Проверено 12 июня 2007 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Ф. Х. Шу (1982). Физическая Вселенная . Милл-Вэлли, Калифорния: Университетские научные книги. ISBN 0-935702-05-9 .
- ^ Чессон, Э.; Макмиллан, С. (1995). Астрономия: Путеводитель по Вселенной для начинающих (2-е изд.). Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Прентис-Холл. ISBN 0-13-733916-Х .
- ^ Сахай, Рагвендра; Санчес Контрерас, Кармен; Моррис, Марк (2005). «Предпланетная туманность Морская звезда: IRAS 19024+0044» (PDF) . Астрофизический журнал . 620 (2): 948–960. Бибкод : 2005ApJ...620..948S . дои : 10.1086/426469 .
- ^ Кастнер, Дж. Х. (2005), «Околосмертная трансформация: выброс массы в планетарных туманностях и протопланетарных туманностях», Собрание Американского астрономического общества 206, № 28.04; Бюллетень Американского астрономического общества , 37 , Bibcode : 2005AAS...206.2804K.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Туманности , SEDS Мессье Страницы
- Fusedweb.pppl.gov
- Исторические фотографии туманностей , цифровая библиотека Парижской обсерватории.
| Видимая туманность | |
|---|---|
| Дозвездные туманности | |
| Звездная туманность | |
| Постзвездные туманности | |
| Облака | |
| Морфология | |
| Межгалактические капли | |
 Списки |
|
| Связанный | |
