Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

На снимке представлено темное облако Барнард 68, входящее в Каталог темных туманностей, составленный Эдвардом Эмерсоном Барнардом. Темная туманность – это облако плотного молекулярного газа и пыли примерно вдвое больше массы Солнца, расположенное к нам настолько близко, что между нами даже нет никаких промежуточных звезд. Облако непрозрачно для фонового света, поэтому на оптических изображениях оно выглядит совершенно темным. В будущем Барнард 68 под воздействием гравитации будет разрушаться и, возможно, даст жизнь новой звезде

Еще одно изображение темного облака Барнард 68, на этот раз – в видимом и ближнем инфракрасном свете, который закодирован как красный канал. В отличие от снимка Барнарда 68, сделанного только в видимом свете, где облако выглядит полностью непрозрачным, здесь сквозь него видны звезды. Эта иллюстрация прекрасно показывает, насколько легче ближний инфракрасный свет проходит через плотную, пыльную и богатую газом среду в отличие от видимого света с меньшей длиной волны, который легко поглощается

Темное облако Lupus 3 – пылевая молекулярная область в нашей Галактике; она непрозрачна для видимого света и заслоняет вид звездного фонового поля. Яркие голубые звезды – это новые, молодые и горячие светила, которые только что сформировались и появились из плотного темного облака. Синяя дымка, окружающая их, – это звездный свет, рассеянный пылью и газом в непосредственной звездной среде, – напоминает дымку, окружающую уличный фонарь в туманную ночь

Следует помнить: хотя на главной последовательности все звезды излучают основную часть своей энергии в полосах ультрафиолетового и видимого света, место пика этого излучения все же зависит от спектрального класса звезды и соотносится с ее цветом. Интенсивное УФ-излучение – как мы помним по солнечным ожогам – вредно для биологических систем, и атмосфера Земли блокирует основную его часть. Большинство оптических фотонов проходят сквозь нее, и неслучайно растения, а также человеческие глаза и даже глаза большинства животных эволюционировали, чтобы воспринимать это излучение. Таким образом, наряду с рекламными объявлениями, нередко напоминающими о нашем «звездном» происхождении из пыли, тот факт, что мы видим мир в узком диапазоне оптического света, а не ультрафиолетового или инфракрасного излучения или какой-либо другой длины волны, становится еще одним звеном и ежедневным напоминанием о связи между биологической жизнью на Земле и физикой звезд.

Молекулярное облако Тельца – большой комплекс плотного газа и пыли в нашей Галактике – еще одно место, где могут образовываться новые звезды. В видимом свете эта часть облака выглядит как темная полоса поперек звездного поля: здесь плотный газ и пыль блокируют свет фоновых звезд, а само облако не испускает видимого излучения. Но на этом изображении представлены и наблюдения с телескопа, который работает в субмиллиметровой части электромагнитного спектра. Холодная пыль (при температуре несколько десятков градусов выше абсолютного нуля) испускает тепловое излучение на дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн. За счет этого темное щупальце из газа и пыли ярко светится на более длинных волнах. Это составное оптическое и субмиллиметровое изображение показывает тепловое излучение молекулярного облака в оранжевом цвете, обнаружив плотные яркие узлы, где новые звезды готовы появиться на свет. Некоторые далекие галактики, в которых идет активное звездообразование, настолько запылены, что бо́льшая часть их излучения проявляется в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах: они фактически недоступны для наблюдения в видимом свете, и для их обнаружения мы используем инфракрасные и субмиллиметровые наблюдения

Итак, звезды с большой массой живут очень недолго, при этом некоторые звезды с самой низкой массой могут жить триллионы лет, что намного больше возраста Вселенной, который, согласно текущим измерениям, составляет чуть менее 14 млрд лет. Пока Вселенная продолжает расширяться, а галактики развиваться, именно звезды с самой низкой массой продолжают стабильно жить, в то время как более массивные постепенно умирают. Звезды будут образовываться в галактиках до тех пор, пока у них будет ядерное топливо, которое может коллапсировать в плотные молекулярные облака, но однажды даже эти резервуары будут исчерпаны. И тогда останется огромная Вселенная, населенная редкими призраками галактик – тусклыми красными системами, содержащими постоянно стареющую популяцию древних звезд. Однажды, в далеком будущем, свет во Вселенной погаснет. Но, к счастью, сейчас и в ближайшие миллиарды лет она продолжит сиять.

Галактики содержат звезды разных размеров, масс и возрастов, и в процессе наблюдений мы можем различать их по цвету и светимости. Но почему в нашей Галактике столько типов звезд? Почему звезды не формируются одинаково? Для начала забудьте обо всей Галактике – давайте рассмотрим всего один звездообразующий регион. Звезды рождаются в больших газовых облаках, которые возникают в результате гравитационного притяжения: более слабый атомарный водород может конденсироваться, создавая облака молекулярного водорода, которые, в свою очередь, разрушаются под действием силы тяжести не в одну единственную точку, а во множество плотных областей, разделяясь на большое число ядер. Так происходит потому, что облако не однородно: одни области внутри него обладают большей плотностью, другие – меньшей. Это естественный результат образования облака и турбулентных движений внутри него.

Туманность Тарантул (30 Золотой Рыбы) – звездообразующая область, расположенная в спутнике Млечного Пути – Большом Магеллановом Облаке. Окружающая среда, подобная этой, называется областью HII из-за излучения ионизованного атомарного водорода

Крупный план туманности Тарантул. Эта область освещена скоплением голубых звезд, похожим на фейерверк. Эти недавно появившиеся на свет звезды очень массивны и горячи и испускают большое количество ультрафиолетового и оптического излучения, вакуумируя пузырь в туманности и вызывая свечение окружающего газа по мере его ионизации. Снимок показывает свет ионизированного кислорода и водорода