Раскрыта тайна рождения Столпов Творения

0

Эти колонны газа — один из самых узнаваемых образов космоса. А ведь среди туманностей можно встретить и не такие впечатляющие формы. Но хотя сами гигантские образования давно уничтожены, астрономов продолжает волновать вопрос — как они возникли?

Казалось бы, что может быть скучнее большущих скоплений холодного газа (преимущественно водорода) и пыли? Разве что необычная форма. Таковы Столпы Творения. Они мало пропускают видимый свет и потому контрастно выделяются на фоне горячего плазменного пузыря, расположенного позади. Протянулись эти колонны материи на несколько световых лет.

Можно предположить, что такая специфическая форма этих образований — шутка Природы, то есть, совершенно случайная вещь. Но это не так. Учёные выяснили, что рождение Столпов — процесс очень даже закономерный. Тонкие детали этого величественного «столпотворения» начали раскрываться перед исследователями только сейчас, а потому нацелим наши звездолёты на созвездие Змеи, где на расстоянии 7 тысяч световых лет от нас и происходят описываемые события.

Рожденные из туманности

Как бы ни поражали Столпы Творения воображение зрителей, они являются лишь малой частью туманности Орла, раскинувшейся примерно на 70 световых лет. Туманность Орла — это не только собственно туманность (эмиссионная), но и молодое рассеянное звёздное скопление, члены которого были рождены тут.

Процессы звездообразования идут в туманности и сейчас (потому собственно — «Столпы Творения»). И знаменитые на весь мир «колонны» газа — только одно из потенциальных мест, где ещё могут появляться новые звёзды (вернее, где они, вероятно, появлялись до недавнего времени, но об этом — ниже). Однако пик рождения светил в туманности Орла в целом прошёл уже миллион лет назад. И первые молодые и горячие солнца своим излучением успели разогнать газ в центре.

Там возникла типичная область H II, регион ионизированного водорода. А вот края обширного холодного облака, давшего начало всему этому великолепию, ныне под действием ударных волн в газе отступают наружу. И отступают очень неравномерно. Столпы — одна из таких ярких неравномерностей.

Как она была рождена? До сих пор астрофизики лишь высказывали чисто умозрительные соображения. Но вот Эндрю Лим и его коллеги из Дублинского института передовых исследований провели масштабное численное моделирование, приоткрывшее завесу тайны Столпов.

Процесс столпотворения

Для начала разберём, почему газ вообще отступает от молодых голубовато-белых звёзд. Причина в мощном потоке ультрафиолета, который эти звёзды обрушивают на свою родную туманность изнутри. Ультрафиолет этот не просто создаёт световое давление (что очевидно), он ещё ионизирует и «испаряет» немалую толику водорода с освещённой стороны облака (явление фотоионизации). Эти частицы с высокой скоростью покидают его и создают реактивную силу (в соответствии с третьим законом Ньютона), которая отбрасывает оставшийся газ.

Локальные неустойчивости в газовом облаке приводят к тому, что граница расширяющейся туманности становится очень извилистой. Но тут, впрочем, до появления именно Столпов — далеко.

Лим и его товарищи решили выяснить, что будет, если в исходном газовом облаке имелись некие неравномерности — небольшие участки большей, чем в среднем, плотности. Поскольку такой «комок» имеет большую массу, реактивная сила от фотоионизации будет сдвигать его с места медленнее, чем «сдувать» окружающий газ. Пока всё логично. Но тут возникает вопрос: а что заставит этот сгусток вытягиваться в длинную колонну? Компьютер показал, что в одиночку такое скопление не может сформировать Столп за сколь-нибудь приемлемое время.

Оказалось, «процесс столпотворения» начинается, когда несколько таких газовых шариков оказываются неподалёку друг от друга, причём формируют замысловатую комбинацию, в которой одни скопления газа и пыли частично экранируют от светового потока ближней звезды другие такие же скопления.

В частично освещённом сгустке фотоионизация порождает асимметричные силы, стремящиеся подтолкнуть газ в сторону тени. Увеличивающаяся плотность зарождающегося столба формирует ещё более плотную тень, в которую всё тот же свет начинает заталкивать всё больше и больше материи со стороны. И происходит это на фоне всё ускоряющегося «вымывания» водорода (и других веществ) из участков, попадающих под прямые удары ультрафиолета.

В такой манере Столпы Творения не столько сами «вырастают из», сколько оказываются «вырезанными» из первоначальной массы газа, словно одиноко стоящие скалы-останцы под действием ветра и воды.

Чтобы найти заветную комбинацию, порождающую Столпы, авторы новой работы заставили компьютер перебрать множество случайных вариантов в числе и расположении газовых сгустков.

Так они выяснили, что как только в том или ином месте туманности складывается благоприятная ситуация — то есть, несколько «узлов» водорода оказываются на правильном расстоянии друг от друга при наличии обширного пространства менее плотного газа вокруг, куда хорошо проникало бы излучение, — колонны начинают формироваться неизбежно. При этом на их создание уходит около 150 тысяч лет, а прожить они могут порядка 100 тысяч лет, «говорит» компьютерная модель, пишет Membrana.ru.

И цифры эти хорошо согласуются с тем, что астрономы знают про туманность Орла и её Столпы Творения.

Звездный круговорот

Увы, самим Столпам (оригинальным) уже не светит возможность продолжить уплотнение и создание звёзд внутри. Как недавно установили астрономы, примерно 6 тысяч лет назад (в реальном времени) Столпы Творения были уничтожены близким взрывом сверхновой, который смёл все эти газовые нагромождения. Но поскольку расстояние от нас до места событий — 7 тысяч световых лет, мы ещё тысячелетие сможем наблюдать облик Столпов в нетронутом виде. Однако ничто не мешает звёздам формироваться в других похожих областях.

В целом же выявленный процесс двояко влияет на способность больших и плотных туманностей порождать звёзды. С одной стороны, в Столпах и других сходных структурах идёт уплотнение водорода и ряда других элементов, способное привести к коллапсу части облака и возникновению звезды или нескольких звёзд. С другой, те звёзды, которые родились в той же самой туманности раньше, интенсивно разгоняют оставшуюся материю прочь, так что в конце концов плотные завесы газа исчезают бесследно, а на месте остаётся лишь «чистое» звёздное скопление типа Плеяд.

Туманность Орла с «дыркой» H II внутри находится где-то между двумя этими крайними состояниями и тем интересна.

Из-за выдувания газа излучением первых звёзд, сформированных в данной колыбели, лишь 10% газа, первоначально собранного в подобном гигантском облаке, идёт на рождение светил, остальной водород — рассеивается в пространстве.

Можно только пофантазировать на тему — есть ли у звёзд в таких скоплениях планетные семьи, и успевает ли там зародиться жизнь, прежде чем какой-нибудь взрыв близкой сверхновой стерилизует миры. А ведь самые крупные из солнц, возникших в туманности, сходной с туманностью Орла, проживают свою короткую жизнь и взрываются ещё до того, как в других частях облака завершатся процессы рождения других светил. Феерический круговорот.

Поделиться.

Комментарии закрыты