«Межзвёздная среда»

разреженное вещество, межзвёздный газ и мельчайшие пылевые частицы, заполняющие пространство между звёздами в нашей и других Галактиках. В состав М. с. входят, кроме того, Космические лучи, межзвёздные магнитные поля (См. Межзвёздное магнитное поле), а также кванты электромагнитного излучения различной длины волны. Вблизи Солнца (и других звёзд) М. с. переходит в межпланетную среду (См. Межпланетная среда). Пространство между галактиками заполняет Межгалактическая среда. Впервые к выводу о существовании М. с., поглощающей свет звёзд, пришёл В. Я. Струве (1847), однако её существование было доказано только в 30-х годах 20 века (американским астрономом Р. Трамплером и советским астрономом Б. А. Воронцовым-Вельяминовым).

Межзвёздный газ состоит из нейтральных и ионизованных атомов и молекул. Основную массу газа составляют атомы водорода и гелия (соответственно около 90 % и 10 % по числу атомов) с небольшой примесью кислорода, углерода, неона, азота (около 0,01 % каждого). Из молекул наиболее обильно представлена H₂, сосредоточенная в облаках. Кроме того, имеются в малом количестве CH, OH, H₂O, NH₃, CH₂O и другие органические и неорганические молекулы. Межзвёздный газ почти равномерно перемешан с межзвёздной пылью, состоящей из частиц размером 10^-4—3·10^-6 см. Мелкие частицы состоят из Fe, SiO₂, более крупные имеют частично графитовые ядра, возможно с примесью железа, и оболочки из замерзших газов CH₄, NH₃, H₂O и других. Газ и пыль почти полностью отсутствуют в эллиптических галактиках, в спиральных же галактиках типов Sa, Sb, Sc составляют соответственно около 1 %, 3 %, 10 % массы галактики, а в неправильных галактиках — в среднем 16 %. Межзвёздные 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 атомов 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 межзвёздных облаках, которые часто объединяются, образуя газопылевые комплексы, располагающиеся главным образом на внутренней (вогнутой) стороне спиральных рукавов. Параметры межзвёздных облаков крайне разнообразны.

В нашей Галактике диаметры межзвёздных облаков обычно составляют 5—40 пс, концентрация атомов в них от 2 до 100 в 1 см³, температура 20—100 К. Облака занимают около 10 % объёма диска Галактики. Газ и пыль М. с. вместе со звёздами движутся в диске галактик вокруг её центра по орбитам, близким к круговым, со средними скоростями, составляющими 100—200 км/сек. Отдельные облака межзвёздного 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 атомов между облаками 0,02—0,2 в 1 см³, температура 7—10 тысяч К.

Водород, гелий и другие элементы, потенциалы ионизации которых больше, чем у водорода, в облаках ионизованы очень слабо, а между облаками ионизация водорода — несколько десятков процентов. Остальные элементы однократно ионизованы светом звёзд. Такие облака и среда между ними называются областями HI (нейтрального водорода) и занимают основную часть диска галактик. Вокруг горячих звёзд класса О водород сильно (до 99 %) ионизован ультрафиолетовым излучением. Такие области называются областями HII (ионизованного водорода) или зонами Стрёмгрена. температура областей HII 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 звёзд наблюдаются не просто ионизованные межзвёздные облака, а значительно более плотные диффузные туманности, в которых концентрация достигает десятков и сотен атомов в 1 см³. Возможно, это остатки того плотного комплекса, из которого образовались горячие звёзды. Такие области HII постепенно расширяются под действием горячего газа. Если на пути такой области встречается уплотнение, принадлежащее области HI, то граница области HII огибает это уплотнение, обнажая его со всех сторон. Так образуются тёмные (на фоне светящихся областей HII) холодные плотные области HI, имеющие вид вытянутых жгутов (так называемые слоновьи хоботы) или сферических сгустков (глобулы). В спектре областей HII наблюдаются яркие линии водорода и запрещенные линии кислорода, азота, серы и некоторых других элементов, а также слабый непрерывный спектр. В радиодиапазоне эти области светятся в непререрывном спектре и в линиях водорода и гелия, возникающих при квантовых переходах между очень высокими энергетическими уровнями. В областях HI газ в оптических лучах не светится. Его изучают по линиям поглощения света звёзд, расположенных позади этих областей. Особенно много информации дают резонансные линии поглощения атомов и ионов, расположенные в ультрафиолетовой области и наблюдаемые с космических зондов. Сведения о нейтральном водороде в Галактике и других галактиках, о его распределении и движении получают, наблюдая радиолинии нейтрального водорода с длиной волны 21 см. В этой линии, однако, излучается лишь малая доля тепловой энергии газа областей HI. Основная доля энергии излучается областями HI в далёких инфракрасных спектральных линиях атомов O, ионов C, Si, Fe и других.

Средняя плотность пыли в диске Галактики 10^-26 г/см (0,01 плотности газа). Эта пыль поглощает свет звёзд, причём синие лучи сильнее, чем красные. Поэтому из-за пыли свет далёких звёзд виден не только ослабленным, но и более красным. Наличие пыли не позволяет наблюдать звёзды, лежащие в плоскости Галактики на расстояниях, превышающих 3 кпс от Земли. Плотные облака газа и пыли, поглощающей свет, кажутся тёмными на светлом фоне Млечного Пути. Ещё резче выделяются тёмные газопылевые облака, если они проектируются на светлую туманность. Вблизи достаточно ярких звёзд (в основном класса B) 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 тёмной полосы (см., например, илл.). Межзвёздные пылинки имеют несферическую форму и ориентированы в среднем определённым образом относительно магнитного поля Галактики, что вызывает поляризацию света звёзд.

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 атомов 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 звёзды. 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 звёзды (см. Протозвёзды) и планеты. Они очень интенсивно излучают в радиолиниях молекул OH, H₂O и других, характер излучения которых иногда аналогичен излучению Лазеров.

Частиц, составляющих космические лучи и обладающих огромными энергиями — от 10⁶ до 10²⁰ эв, в М. с. гораздо меньше, чем других её компонентов, но их общая энергия в 1 см³ составляет около 1 эв, то есть превышает энергию тепловых движений межзвёздного газа. Космические лучи больших энергий слабо взаимодействуют с газом и пылью, изредка вызывая в них ядерные реакции. Менее энергичные частицы (10⁶—10⁷эв) способны нагревать и ионизовывать межзвёздный газ; они являются одним из основных источников нагрева областей HI. Напряжённость межзвёздного магнитного поля мала (в 10⁵ раз слабее магнитного поля Земли), но его энергия примерно равна энергии космических лучей. Поэтому давление космических лучей и магнитного поля играют существенную роль в динамике М. с. Электромагнитные кванты в М. с. имеют частоты от радиодиапазона до жёсткого гамма-излучения. Наибольшее воздействие на межзвёздные 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 HI. Оптические и ультрафиолетовые кванты в М. с. являются результатом излучения звёзд Галактики.

В галактиках происходит постоянный обмен веществом между М. с. и звёздами. М. с. служит материалом для образования звёзд, а звёзды, в свою очередь, выбрасывают часть вещества в М. с., сообщая одновременно газу кинетическую энергию. Это происходит и на спокойных стадиях развития звёзд, и в конце их эволюции, когда звёзды сбрасывают оболочку, образуя планетарную туманность, или взрываются как сверхновая звезда (См. Сверхновые звёзды). Происходит постоянный круговорот вещества, при котором количество газа в М. с. 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 звёзд и особенно при взрывах сверхновых звёзд ядерные реакции меняют химический состав газа, меняется со временем и состав М. с., а следовательно, и состав образующихся из неё звёзд. Кроме того, происходит обмен газом между ядрами галактик и М. с.

Лит.: Пикельнер С. Б., Физика межзвёздной среды, М., 1959; Каплан С. А., Пикельнер С. Б., Межзвёздная среда, М., 1963; Гринберг М., Межзвёздная 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. Бочкарёв.

Галактика в созвездии Волос Вероники.

Галактика в созвездии Андромеды.

Часть Млечного Пути в созвездиях Орла и Лебедя. Видны тёмные и светлые участки («туманности» и «облака»).

МЕЖЗВЕЗДНАЯ СРЕДА - включает разреженное вещество (газ, пыль), электромагнитное излучение, космические лучи, нейтрино и др. виды материи, заполняющей пространство между звездами в нашей Галактике и др. галактиках. Плотность межзвездной среды 10-24-10-26 г/см³.

МЕЖЗВЁЗДНАЯ СРЕДА

- материя, заполняющая пространство между звёздами внутри галактик. Материя в пространстве между галактиками наз. межгалактич. средой (см. Скопления галактик. Межгалактический газ). Газ в оболочках вокруг звёзд (околозвёздные оболочки) часто рассматривается вместе со звёздами. Среда в Солнечной системе наз. межпланетной средой.M. с. присутствует во всех галактиках, но в существенно разном кол-ве в зависимости от типа галактик.

Осн. составляющая M. с.- межзвёздный газ, состоящий на 90% (по числу атомов) из водорода. Он довольно равномерно перемешан с межзвёздной пылью, составляющей ок. 1% массы M. с., пронизан магн. полями и эл.-магн. излучением (см. Фоновое космическое излучение и Магнитные поля галактик), к-рые также являются компонентами M. с. Все компоненты M. с. тесно взаимосвязаны.

Осн. наблюдат. проявления M. с.- межзвёздное ослабление (экстинкция) света, вызванное поглощением и рассеянием света (см. Межзвёздное поглощение )межзвёздной пылью, межзвёздная поляризация света, межзвёздные линии поглощения, оптич., радио-, И К- и УФ-излучения светлых туманностей, радиолинии водорода, гелия и др. элементов, радио-, субмиллиметНаблюдения M. п. интерпретируются на основе теории рассеяния света малыми частицами (рис. ). M. п. в разных областях спектра находят, учитывая зависимость от l суммы эфф. сечений поглощения всех частиц в столбе единичного сечения вдоль луча зрения. В видимой ц ИК-частях спектра M. п. в осн. обусловлено рассеянием света диэлектрич. частицами, ср. радиус к-рых 0,10-0,15 мкм. Такие пылинки состоят из тугоплавкого (скорее всего, силикатного) ядра и оболочки из замёрзших H₂O, NH₃, CH₄ с вкрапленными атомами железа и др. металлов. Альбедо частиц ~ 0,7-0,8, а их форма несферическая (на это указывает существование межзвёздной поляризации света). Пик ок. l^-1 = 4.6 мкм ^-1 создают углеродные пылинки с радиусами 0,01-0,02 мкм и альбедо ж 0,3, а дальнейший подъём кривой M. п. к MKM^-1 вызывают силикатные частицы с радиусами 0,005-0,01 мкм и альбедо ж 0,0. Форма таких частиц, по-видимому, близка к сферической, а их число в единицах объёма примерно в 1000 раз превышает число пылинок, ответственных за M. п. в видимой части спектра.

Вклад различных частиц в кривую межзвёздного поглощения: 1- суммарная кривая; 2- рассеивающие частицы с радиусами 0,10- 0,15 мкм; 3- поглощающие частицы с радиусами 0,01-0,02 мкм; 4 - рассеивающие частицы с радиусами 0,005--0,01 мкм. По оси ординат - поглощение (произвольные единицы), по оси абсцисс - l "¹, мкм "¹. Показано положение центров полос B и V.

Величина M. п., рассчитанная на единицу расстояния, изменяется в широких пределах в зависимости от направления. В окрестностях Солнца в плоскости Галактики Кпк ^-1; для создания такого поглощения требуется 10⁹-10¹⁰ пылевых частиц на луче зрения. С удалением от плоскости Галактики A g уменьшается по закону косеканса. Установлена связь между Ay и числом атомов водорода (N н) на луче зрения, Ay (N н - в см ^-2, A_V- в звёздных величинах). Это соотношение является численным выражением корреляции распределений газа и пыли, наблюдаемых в Галактике.

В рентг. области спектра излучение в осн. поглощается межзвездным газом, а межзвёздная пыль вызывает образование гало вокруг космич. источников рентг. излучения.

Лит.: Каплан С. А., Пикельнер С. Б., Физика межзвёздной среды, M., 1979; Вощин пиков H. В., Межзвёздная пыль, в кн.: Итоги науки и техники. Сер. Исследование космического пространства, т. 25, M., 1986.

H. В. Вощинников.

межзвёздная среда́

включает разреженное вещество (газ, пыль), электромагнитное излучение, космические лучи, нейтрино и другие виды материи, заполняющей пространство между звёздами в нашей Галактике и других галактиках. Плотность межзвёздной среды 10^–24—10^–26 г/см³.

* * *

МЕЖЗВЕЗДНАЯ СРЕДА́, включает разреженное вещество (газ, пыль), электромагнитное излучение, космические лучи, нейтрино и др. виды материи, заполняющей пространство между звездами в нашей Галактике и др. галактиках. Плотность межзвездной среды 10^-24-10^-26 г/см³.

міжзо́ряне середо́вище

міжзо́ряне середо́вище

включает разреженное в-во (газ, пыль), эл.-магн. излучение, космич. лучи, нейтрино и др. виды материи, заполняющей пространство между звёздами в нашей Галактике и др. галактиках. Плотн. М.с. 10^-24-10^-26_Г/_СМ³

пространство между звездами, включающее межзвездный газ, твердые частицы, космические лучи, электромагнитное излучение и магнитные поля.

разреженное вещество, электромагнитное излучение и магнитное поле, заполняющие пространство между звёздами в Галактике. Основные компоненты межзвёздного вещества - газ, пыль и космические лучи, причём газ обычно составляет не менее 90% массы; остальное вещество сосредоточено в межзвёздной пыли. Масса космических лучей ничтожна, но их влияние на остальные компоненты межзвёздной среды весьма ощутимо. Характерная плотность межзвёздного вещества - 1 атом в кубическом сантиметре, но вследствие огромного объёма галактики полная масса этого разреженного вещества в ней достигает миллиардов масс Солнца. Доля межзвёздной среды составляет менее 1% массы у эллиптических галактик, около 5% у спиральных и более 10% у неправильных галактик. Химический состав межзвёздной среды близок к составу молодых звёзд (недавно сформировавшихся из неё): на 1000 атомов водорода приходится около 100 атомов гелия и 2-3 атома более тяжёлых элементов. При этом значительная часть тяжёлых элементов входит в состав межзвёздной пыли. Происхождение межзвёздной среды носит сложный характер: частично это догалактичекий газ, не вошедший в состав звёзд; частично - газ, попавший в галактику извне (например, вместе с упавшей на неё другой галактикой); и частично - газ, потерянный звёздами самой галактики в форме звёздного ветра, планетарных туманностей, оболочек новых и сверхновых звёзд. В нашей Галактике именно звёзды служат основным источником межзвёздной среды. В свою очередь межзвёздная среда постоянно расходуется на формирование звёзд и планетных систем.