|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Межзвездная среда | Межзвездная среда (далее М), разреженное вещество, межзвездный газ и мельчайшие пылевые частицы, заполняющие пространство между звездами в нашей и других галактиках. В состав М входят, кроме того, космические лучи, межзвездные магнитные поля, а также кванты электромагнитного излучения различной длины волны. Вблизи Солнца (и других звезд) М переходит в межпланетную среду. Пространство между галактиками заполняет межгалактическая среда. Впервые к выводу о существовании М, поглощающей свет звезд, пришел В. Я. Струве (1847), однако ее существование было доказано только в 30-х годах 20 века (американским астрономом Р. Трамплером и советским астрономом Б. А. Воронцовым-Вельяминовым).
Межзвездный газ состоит из нейтральных и ионизованных и молекул. Основную массу газа составляют и (соответственно около 90 % и 10 % по числу с небольшой примесью (около 0,01 % каждого). Из молекул наиболее обильно представлена 2, сосредоточенная в облаках. Кроме того, имеются в малом количестве , , 2, 3, 2 и другие органические и неорганические молекулы. Межзвездный газ почти равномерно перемешан с межзвездной пылью, состоящей из частиц размером 10-4-3·10-6 см. Мелкие частицы состоят из , 2, более крупные имеют частично графитовые ядра, возможно с примесью и оболочки из замерзших газов 4, 3, 2 и других. Газ и пыль почти полностью отсутствуют в эллиптических галактиках, в спиральных же галактиках типов a, b, c составляют соответственно около 1 %, 3 %, 10 % массы галактики, а в неправильных галактиках - в среднем 16 %. Межзвездные газ и пыль сильно концентрируются к плоскости галактик, образуя диск, толщина которого составляет в среднем несколько сотен пс, возрастая к периферии иногда до нескольких кпс. Концентрация газа в дисках в среднем около 1 или нескольких в 1 см3 (плотность около 10-24 г/см3); вне диска и на его краях плотность газа значительно меньше. В спиральных галактиках большая часть газа и пыли сосредоточена в спиральных рукавах (ветвях): плотность газа между рукавами галактики в 3-10 раз меньше, чем в рукавах. В рукавах около 80-90 % газа сосредоточено в межзвездных облаках, которые часто объединяются, образуя газопылевые комплексы, располагающиеся главным образом на внутренней (вогнутой) стороне спиральных рукавов. Параметры межзвездных облаков крайне разнообразны.
В нашей Галактике диаметры межзвездных облаков обычно составляют 5-40 пс, концентрация в них от 2 до 100 в 1 см3, температура 20-100 К. Облака занимают около 10 % объема диска Галактики. Газ и пыль М вместе со звездами движутся в диске галактик вокруг ее центра по орбитам, близким к круговым, со средними скоростями, составляющими 100-200 км/сек. Отдельные облака межзвездного газа имеют собственные (пекулярные) скорости, величина которых в среднем равна 10 км/сек, достигая иногда 50-100 км/сек. В галактической короне наблюдается газ, падающий на плоскость галактики со скоростями в десятки и сотни (до 200) км/сек; происхождение этого газа не выяснено. Концентрация между облаками 0,02-0,2 в 1 см3, температура 7-10 тысяч К.
и другие элементы, потенциалы ионизации которых больше, чем у в облаках ионизованы очень слабо, а между облаками ионизация - несколько десятков процентов. Остальные элементы однократно ионизованы светом звезд. Такие облака и среда между ними называются областями (нейтрального и занимают основную часть диска галактик. Вокруг горячих звезд класса О сильно (до 99 %) ионизован ультрафиолетовым излучением. Такие области называются областями (ионизованного или зонами Стремгрена. температура областей достигает 6000-8000 К, размеры их в зависимости от температуры звезды и плотности газа колеблются от долей пс до нескольких десятков, а в исключительных случаях - до сотен пс. Обычно вокруг горячих звезд наблюдаются не просто ионизованные межзвездные облака, а значительно более плотные диффузные туманности, в которых концентрация достигает десятков и сотен в 1 см3. Возможно, это остатки того плотного комплекса, из которого образовались горячие звезды. Такие области постепенно расширяются под действием горячего газа. Если на пути такой области встречается уплотнение, принадлежащее области , то граница области огибает это уплотнение, обнажая его со всех сторон. Так образуются темные (на фоне светящихся областей ) холодные плотные области , имеющие вид вытянутых жгутов (так называемые слоновьи хоботы) или сферических сгустков (глобулы). В спектре областей наблюдаются яркие линии и запрещенные линии серы и некоторых других элементов, а также слабый непрерывный спектр. В радиодиапазоне эти области светятся в непререрывном спектре и в линиях и возникающих при квантовых переходах между очень высокими энергетическими уровнями. В областях газ в оптических лучах не светится. Его изучают по линиям поглощения света звезд, расположенных позади этих областей. Особенно много информации дают резонансные линии поглощения и ионов, расположенные в ультрафиолетовой области и наблюдаемые с космических зондов. Сведения о нейтральном в Галактике и других галактиках, о его распределении и движении получают, наблюдая радиолинии нейтрального с длиной волны 21 см. В этой линии, однако, излучается лишь малая доля тепловой энергии газа областей . Основная доля энергии излучается областями в далеких инфракрасных спектральных линиях , ионов , , и других.
Средняя плотность пыли в диске Галактики 10-26 г/см (0,01 плотности газа). Эта пыль поглощает свет звезд, причем синие лучи сильнее, чем красные. Поэтому из-за пыли свет далеких звезд виден не только ослабленным, но и более красным. Наличие пыли не позволяет наблюдать звезды, лежащие в плоскости Галактики на расстояниях, превышающих 3 кпс от Земли. Плотные облака газа и пыли, поглощающей свет, кажутся темными на светлом фоне Млечного Пути. Еще резче выделяются темные газопылевые облака, если они проектируются на светлую туманность. Вблизи достаточно ярких звезд (в основном класса ) пыль освещена настолько, что может быть сфотографирована с Земли; такие светлые облака называются отражательными туманностями. Слой газа и пыли в других галактиках, наблюдаемых с ребра, виден в виде темной полосы (см., например, илл.). Межзвездные пылинки имеют несферическую форму и ориентированы в среднем определенным образом относительно поля Галактики, что вызывает поляризацию света звезд.
Массы больших газопылевых комплексов достигают десятков и сотен тысяч масс Солнца. В их центральных частях температура очень низкая (иногда всего 5-6 К) при концентрации до сотен в 1 см3 и более. Плотность пыли в них больше 1/100 плотности газа. Последнее обстоятельство связано с тем, что при низких температурах и больших плотностях происходит образование молекул, в том числе многоатомных, и налипание их на пылинки. В таких местах могут образовываться звезды. В связи с этим имеет важное значение то обстоятельство, что в центральных частях комплексов наблюдаются компактные объекты (размером порядка 1015 см и меньше), из которых, возможно, образуются звезды (см. Протозвезды) и планеты. Они очень интенсивно излучают в радиолиниях молекул , 2 и других, характер излучения которых иногда аналогичен излучению лазеров.
Частиц, составляющих космические лучи и обладающих огромными энергиями - от 106 до 1020 эв, в М гораздо меньше, чем других ее компонентов, но их общая энергия в 1 см3 составляет около 1 эв, то есть превышает энергию тепловых движений межзвездного газа. Космические лучи больших энергий слабо взаимодействуют с газом и пылью, изредка вызывая в них ядерные реакции. Менее энергичные частицы (106-107 эв) способны нагревать и ионизовывать межзвездный газ; они являются одним из основных источников нагрева областей . Напряженность межзвездного поля мала (в 105 раз слабее поля Земли), но его энергия примерно равна энергии космических лучей. Поэтому давление космических лучей и поля играют существенную роль в динамике М Электромагнитные кванты в М имеют частоты от радиодиапазона до жесткого гамма-излучения. Наибольшее воздействие на межзвездные газ и пыль оказывают оптические, ультрафиолетовые и мягкие рентгеновские лучи (с энергией квантов меньше 1 кэв). Последние отчасти приходят из межгалактического пространства, а отчасти возникают в рентгеновских источниках внутри Галактики и вызывают (вместе с космическими лучами) нагрев и частичную ионизацию областей . Оптические и ультрафиолетовые кванты в М являются результатом излучения звезд Галактики.
В галактиках происходит постоянный обмен веществом между М и звездами. М служит материалом для образования звезд, а звезды, в свою очередь, выбрасывают часть вещества в М, сообщая одновременно газу кинетическую энергию. Это происходит и на спокойных стадиях развития звезд, и в конце их эволюции, когда звезды сбрасывают оболочку, образуя планетарную туманность, или взрываются как сверхновая звезда. Происходит постоянный круговорот вещества, при котором количество газа в М постепенно истощается. В частности, последним обстоятельством объясняется, что в эллиптических галактиках газа нет, в то время как в неправильных его много: здесь он истощился менее всего. Поскольку в процессе эволюции звезд и особенно при взрывах сверхновых звезд ядерные реакции меняют состав газа, меняется со временем и состав М, а следовательно, и состав образующихся из нее звезд. Кроме того, происходит обмен газом между ядрами галактик и М
Лит.: Пикельнер С. Б., Физика межзвездной среды, М., 1959; Каплан С. А., Пикельнер С. Б., М, М., 1963; Гринберг М., Межзвездная пыль, перевод с английского, М., 1970; Космическая газодинамика, (перевод с английского), М., 1972; Бакулин П. И., Кононович Э. В., Мороз В. И., Курс общей астрономии, М., 1970; Мартынов Д, Я., Курс общей астрофизики, М., 1971; Аллер Л., Астрофизика, перевод с английского, т. 2, М., 1957.
С. Б. Пикельнер, Н. Г. Бочкарев.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
