Темная туманность Конская Голова
Туманность Конская голова (официальное наименование ее – Барнард 33) – один из самых знаменитых объектов на небе. На снимках, сделанных даже с использованием любительских телескопов, она выглядит очень эффектно. Что же собой представляет этот объект и всегда ли он выглядит так, как на привычных фотографиях в оптическом диапазоне?
Где живет космическая лошадь
Расположена туманность Конская Голова в созвездии Ориона – богатейшей на интересные объекты области неба, – чуть ниже яркой звезды Альнитак (левая звезда Пояса Ориона). Расстояние до нее составляет приблизительно 1600 световых лет (около 490 парсек). Это не очень далеко; по галактическим меркам она – наша соседка.
Тем не менее, наблюдать ее при помощи любительских телескопов непросто, хотя фотографировать можно, особенно если поставить на объектив особый фильтр, пропускающий только одну из спектральных полос света, излучаемого ионизированным водородом. Дело в том, что Барнард 33 видна нам на фоне другой туманности – эмиссионной, интенсивно излучающей именно в данной полосе спектра. С применением такого фильтра фото Конской Головы выглядит вот так (см. ниже).
Выходящая из облака
Если внимательно присмотреться к фотоснимку туманности, видно, что она как бы выбирается из гигантского темного облака, подсвеченного звездами. Это величественное зрелище способно потрясти и заворожить человека, особенно если вспомнить, что «шея» и «голова» космического коня занимают область пространства поперечником около 3,5 световых лет.
Огромное образование, в состав которого они входят в качестве небольшой части, в свою очередь, является всего лишь элементом еще более грандиозной структуры протяженностью в сотни световых лет. Эта структура включает в себя большие межзвездные облака пыли и газа, яркие диффузные туманности, темные глобулы – изолированные газопылевые облака, молодые и формирующиеся звезды. Весь этот комплекс называется «молекулярным Облаком Ориона».
Природа темной туманности Конская Голова
Термин «темная» означает, что она поглощает свет, сама же не излучает и не рассеивает его, и видна в оптическом диапазоне лишь потому, что своим силуэтом экранирует свет от находящейся позади нее эмиссионной туманности IC 434.
Такие объекты представляют собой относительно плотные (по межзвездным меркам), очень большой протяженности облака газа и пыли. Они характеризуются очень неправильными и нечетко выраженными границами и зачастую имеют сложную неправильную форму.
Облака эти холодные, температура их не превышает нескольких десятков, иногда и единиц, кельвин. Газ там существует в молекулярной форме, присутствует и межзвездная пыль – твердые частицы размером до 0,2 мкм. Масса пыли составляет около 1 % от массы газа. Концентрация вещества в таком молекулярном облаке может быть от 10-4 до 10-6 частиц на кубический сантиметр.
Самые крупные из облаков могут быть видны невооруженным глазом, например, Угольный мешок в созвездии Южного Креста или Большой Провал в созвездии Лебедя.
Инфракрасный портрет
Развитие всеволновой астрономии дало возможность видеть мир в широчайшем спектре его проявлений. Ведь физические объекты способны излучать не только в оптическом диапазоне. Более того, этот диапазон частот – единственный, доступный нашему непосредственному восприятию – весьма узок, и на него приходится лишь малая доля всех излучений космоса.
Очень много о различных космических объектах могут рассказать инфракрасные лучи. Так, в исследовании молекулярных облаков они сейчас – незаменимый инструмент. Поглощая свет оптических частот, облако неизбежно переизлучит его в инфракрасной области спектра, и это излучение будет нести информацию о структуре туманности и о происходящих в ней процессах. Пыль – не препятствие для этих лучей.
В 2013 году с помощью космического телескопа им. Хаббла был получен один из самых замечательных снимков туманности Конская Голова. Фото сделано на длинах волн 1,1 мкм (наложен голубой цвет) и 1,6 мкм (оранжевый цвет); север слева. Вот только на лошадь она уже не так похожа.
Что там внутри?
Инфракрасные снимки как бы снимают пылевую завесу с туманности, в результате чего взгляду становится доступна облачная структура Барнард 33. Прекрасно виден динамизм ее внешних областей: там происходит истечение газа под воздействием жесткого излучения молодых горячих звезд. Одно из таких светил находится в верхней части облака.
Разрушение облака происходит также вследствие ионизирующего облучения эмиссионной туманности IC 434. Если взглянуть теперь на оптический снимок, бросается в глаза свечение по краю Барнард 33 – фронт ионизации, где энергичные фотоны встречаются с внешними слоями облака. Все эти излучения, ионизируя газ, буквально «сдувают» его. Разгоняясь в сильном магнитном поле, он покидает облако. Таким образом, Конская Голова постепенно тает, и через несколько миллионов лет исчезнет совсем.
Снимок, полученный в инфракрасных лучах с большими длинами волн, демонстрирует другую структуру в составе туманности: отчетливо видна газовая арка там, где в оптике мы обнаруживаем привычный силуэт лошади.
Химия газопылевого облака
Поскольку темные туманности чрезвычайно холодны, собственное их излучение приходится на длинноволновую часть спектра. Поэтому химический состав таких облаков изучают, анализируя пики микроволновых и радиоспектров – так называемые сигнатуры, спектральные подписи тех или иных молекул. Исследуется также инфракрасное излучение пыли.
Главным компонентом любой туманности является, конечно, водород – его около 70 %. Гелия – приблизительно 28 %; остальная часть приходится на долю других веществ. Следует отметить, что их концентрации в различных туманностях могут различаться. В спектрах Конской Головы были обнаружены сигнатуры воды, монооксида углерода, аммиака, цианистого водорода, нейтрального углерода и других, обычных для межзвездных облаков веществ. Есть и органические соединения: этанол, формальдегид, муравьиная кислота. Однако присутствовала и некая неотождествленная линия.
В 2012 году появилось сообщение о том, что, наконец, найдена молекула, ответственная за эту таинственную сигнатуру. Это оказалось простое углеводородное соединение C3H+. Интересно, что в земных условиях такой молекулярный ион не был бы стабилен, а в межзвездной туманности, где вещество чрезвычайно разрежено, ему ничто не мешает существовать.
«Звездные ясли»
Холодные и плотные молекулярные облака – это источник звездообразования, колыбели будущих звезд и планетных систем. В теории звездообразования пока еще неясны некоторые детали этого процесса. Но сам факт существования в темных туманностях протозвездных объектов на разных стадиях развития, а также очень молодых звезд, доказан с привлечением большого количества наблюдательных данных.
Конская Голова в созвездии Ориона – не исключение. Вообще, все гигантское молекулярное Облако Ориона характеризуется активным звездообразованием. И в плотных областях Барнард 33 идут процессы рождения звезд, Например, яркий объект почти на самой ее «макушке» – это молодое светило, еще не покинувшее свои «ясли» из пыли и газа. Есть подобные объекты и в районе соединения туманности с большим облаком. Так что «звездные ясли» в Конской Голове работают, и, в конце концов, они приведут к разрушению этой эффектной космической структуры.