Темные газопылевые туманности

Темные туманности - какие тайны скрывают облака космической пыли и газов?

Если вблизи или внутри облака газа или пыли, находящегося в межзвёздном пространстве, нет яркой звезды, то подобное образование будет выглядеть совсем не так, как светящаяся диффузная туманность. Напротив, скорее всего вид “темной туманности” будет напоминать черное пятно на фоне звездного неба.

Темные туманности – «пустые» области зведного неба

В самом деле – не существует никакой “вселенской разнарядки” по типу: к каждой яркой звезде, обязательно должно быть приписано штатное газопылевое облако. Звёзды и космические туманные облака физически никак не связаны, поэтому не удивительно, что мы находим много межзвёздных облаков, не расположенных вблизи освещающей их звезды.

Тёмная туманность «Конская голова»

Вместо того, чтобы транслировать, излучать звездный свет в пространство, такие облака, напротив, будут поглощать и рассеивать свет звёзд, находящихся за ними. Поэтому, на светлом фоне Млечного Пути, они должны выглядеть, как обширные тёмные пятна.

При визуальных наблюдениях тёмные туманности не являются заметными, бросающимися в глаза объектами. Это — малоинтересные области, лишённые или почти лишенные звёзд, на которые наблюдатели в основном даже не обращают внимания.

Первым астрономом, который серьёзно занялся изучением «пустых» мест в Млечном Пути, был Уильям Гершель. Он также заметил, что эти пустоты часто находятся вблизи ярких туманностей. Только спустя столетие после наблюдений Гершеля, на основании изучения фотографий Млечного Пути удалось доказать, что многие пустоты являются не «дырами» в Млечном Пути, а затемняющими облаками.

Возьмём в качестве первого примера фотографии туманности Мессье 8 (туманность «Лагуна»). Мы видим, что на яркую туманную массу наложено много маленьких тёмных пятен, выглядящих почти как дефекты снимков. Эти пятна всегда видны на одних и тех же местах и могут быть истолкованы только как небольшие тёмные облака.

Особенно характерен вид темной туманности «Конская Голова» в Орионе, подтверждающей выводы исследователей – “светящиеся” и “темные” туманности явно имеют одну природу, и более того – идут вместе рука об руку и даже больше того – всегда связаны между собой. Диффузная яркая туманность в Орионе является частью широко раскинувшейся тёмной туманности, покрывающей на небе площадь в 50 раз большую, чем полная Луна!

Одной из самых удивительных тёмных туманностей в области, лишённой светящегося туманного вещества, является «Угольный Мешок», который благодаря контрасту с окружающим его Млечным Путём кажется наблюдателю густо чёрным облаком. Однако телескопические наблюдения обнаруживают в кажущейся чернильной темноте Угольного Мешка присутствие многочисленных слабых звёзд.

Туманность «Лагуна» – темные «дыры» на снимке, это просто сгустки космической пыли скрывающие от взгляда пространство за собой.

Фотографии с продолжительной экспозицией, показывают, что даже в Угольном Мешке остаётся всё же одна треть того числа слабых звёзд, которое приходится в среднем на такую же площадь в соседней области. Он в действительности не так чёрен, как кажется сначала. Подобным же образом солнечные пятна, будучи на самом деле слишком яркими, на фоне солнечного диска кажутся только темными областями.

Что представляет собой темная газопылевая туманность

Что можно узнать о размерах, расстоянии и составе тёмной туманности? По первым двум пунктам сведения можно получить из подсчётов звёзд внутри и вокруг тёмной туманности. Подсчёты, сделанные в двух участках одинаковой площади, один из которых выбирается внутри туманности, а другой — вблизи неё, обычно совпадают для наиболее ярких звёзд.

Переходя к более слабым звёздам, мы вскоре достигаем такой звёздной величины, для которой подсчёт в затемнённой области даёт гораздо меньше звёзд, чем в соседней светлой области сравнения. Процентная разность в числе звёзд возрастает по мере того, как всё более и более слабые звёзды включаются в подсчёт, но в конце концов становится почти постоянной.

Одним из первых астрономов, понявших значение подсчёта звёзд для изучения тёмных туманностей, был Вольф, а А. Паннекук развил статистические методы анализа таких подсчётов.

Большой разброс абсолютных величин звёзд всех типов, захватываемых подсчётом, очень затрудняет точное определение расстояний тёмных туманностей, но метод Паннекука позволяет, во всяком случае, сказать, находится ли поглощающее свет облако на расстоянии двухсот, шестисот или полутора тысяч световых лет от Солнца; Паннекук показал, далее, что подсчёты самых слабых звёзд позволяют достаточно уверенно судить о полном поглощении света туманностью.

Туманность Угольный Мешок

Например, туманность Угольный Мешок образуется тёмным облаком, отстоящим примерно на 300 световых лет от Солнца. Это по галактическим масштабам — близкое соседство. Полное поглощение света облаком составляет немногим больше одной звёздной величины, но в некоторых особо тёмных частях оно достигает трёх звёздных величин.

В более тонких исследованиях тёмных туманностей важную роль играют спектры и цвета слабых звёзд. Степень покраснения света при прохождении его через тёмную туманность почти целиком определяется средними размерами частиц, составляющих туманность.

Сирс и Хаббл показали, что свет звёзд, включённых в яркие туманности, становится более красным, а Карл Адам Вильгельм Шален, позднее, показал, что тёмные туманности влияют на цвет проходящего через них звёздного излучения, хотя степень покраснения при этом оказывается весьма мала.

Шален заключил отсюда, что частицы, наиболее эффективно поглощающие свет, являются маленькими крупинками пыли с диаметром в 0,00001 см. На основе этого он сделал предположение, кажущееся довольно естественным, что эти маленькие крупинки — металлические и состоят, вероятно, из железа, цинка или меди.

Мы несколько беззаботно применяли к тёмным туманностям термин «поглощающее облако». В действительности, судя по всему, облако можно было бы скорее назвать не поглощающим, а рассеивающим. Когда свет звезды сталкивается с маленькой частицей в темном облаке, он «поглощается» только частично, т. е., другими словами, его большая часть отражается и рассеивается сразу во всех направлениях.

Поэтому “темная” туманность, не смотря на всю свою “темноту”, все-таки должна слегка светиться рассеянным светом. Это слабое свечение трудно измерить, но наблюдения, сделанные до сих пор, показывают, что рассеивается весьма значительная часть падающего света. Очевидно, частицы в тёмных туманностях рассеивают свет более эффективно, чем это могли бы делать металлические крупинки. Было высказано предположение, что наблюдаемые свойства частиц согласуются с теми, которые можно было бы ожидать у маленьких кристалликов льда.

Так что, весьма может быть, что тёмные облака в космическом пространстве более похожи на наш град или снежные облака, чем это кажется с первого взгляда!