Различные типы туманностей
Туманности - это обширные области звездообразующего вещества и, как правило, места рождения звезд. Однако не каждая туманность является звездным питомником, и даже те, которые таковыми являются, могут быть разных типов. В целом, существует четыре различных типа туманностей. Каковы различные типы туманностей и чем они отличаются друг от друга?
Звездные Питомники
Туманности, в которых образуются звезды, бывают двух типов: отражательные туманности и эмиссионные туманности. Отражательная туманность - это звездный питомник, отражающий свет, а не излучающий его. Отражающая туманность может излучать свет, однако плотность туманности обычно препятствует выходу любого света в космос. Вместо этого отражательная туманность будет отражать свет близлежащих звезд в космос. Интересно, что поскольку отражательные туманности отражают, а не излучают свет, трудно определить их точный состав. Когда астрономы генерируют спектр отражающей туманности, этот спектр показывает состав отраженного света и, следовательно, состав объектов, свет которых отражается. Определить, является ли туманность отражающей туманностью, может быть довольно легко: просто посмотрите на цвет. Отражательные туманности имеют тенденцию рассеивать синий свет, поэтому они почти всегда голубые.
Эмиссионные туманности являются полной противоположностью своим отражающим аналогам. Эмиссионные туманности - это то место, где рождается большинство звезд, и количество энергии, выделяемой таким количеством формирующихся звезд, ионизирует атомы внутри туманности. Фотоны высокой энергии возбуждают близлежащие атомы, заставляя их электроны переходить на более высокий энергетический уровень. Когда эти электроны возвращаются к своему первоначальному энергетическому уровню, они высвобождают накопленную энергию в виде фотонов, производя свет. Таким образом, эмиссионные туманности могут излучать свой собственный свет. Благодаря этому астрономы могут точно определить состав эмиссионных туманностей с помощью спектроскопии. Подобно отражательным туманностям, эмиссионную туманность можно идентифицировать по ее цвету. Возбужденные атомы водорода имеют тенденцию испускать красный свет, поэтому большинство эмиссионных туманностей красные.
Планетарная Туманность
Существует два типа туманностей, которые не содержат формирующихся звезд. Вместо этого они являются продуктом звезд, которые прекратили свое существование, выбросив свой материал в космос. Два типа звездных остаточных туманностей - это планетарные туманности и остатки сверхновых.
Каждая звезда начинает свою жизнь практически одинаково: гравитационный коллапс облака водородного газа. По мере того как водород собирается в комочки и образует гигантские облака, температура водорода повышается. Звезда рождается, как только условия позволяют осуществить слияние ядер водорода с ядрами гелия. Пока в ядре звезды происходит синтез водорода, вырабатываемая энергия противодействует гравитации звезды, приводя звезду в состояние равновесия. Однако каждая звезда содержит лишь конечное количество пригодного для использования водорода. В конце концов, он закончится для каждой звезды. У солнцеподобных звезд нехватка водорода приводит к накоплению гелия в ядре звезды. Поскольку условия для плавления гелия неэффективны, гравитация звезды берет верх, и звезда начинает разрушаться. Когда звезда коллапсирует, температура и плотность начинают увеличиваться. Эти изменения позволяют звезде превращать гелий в более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород.
Когда звезда начинает сплавлять более тяжелые элементы, энергия из ядра теперь перевешивает чашу весов и обгоняет гравитацию звезды. Звезда начинает расширяться намного больше своего первоначального размера. По мере роста звезды температура поверхности распределяется по большей площади поверхности. В результате происходит постепенное охлаждение внешних слоев звезды, придающее звезде красный цвет. На данном этапе звезда превратилась в красного гиганта. Этот процесс сжатия и расширения может происходить несколько раз по мере того, как различные атомы накапливаются и сливаются в ядре звезды. Хотя звезда, возможно, увеличилась во много раз по сравнению с первоначальным размером, ее масса на самом деле уменьшалась. По мере расширения звезды ее собственная гравитация становится недостаточно сильной, чтобы удержать все вместе. Внешние слои звезды начинают испаряться из звезды. В конце концов, звезда теряет большую часть своего материала, создавая оболочку из звездного материала, и превращается в планетарную туманность.
Остаток сверхновой
Звезды с большой массой умирают совсем не так, как звезды с малой массой. Поскольку их масса намного выше, гравитационный коллапс звезды происходит гораздо интенсивнее, что приводит к слиянию гораздо более тяжелых элементов. Как только звезда с большой массой образует железо в своем ядре, ее судьба решена. Хотя самые массивные звезды смогут сплавлять железо в еще более тяжелые элементы, процесс сплавления железа поглощает больше энергии, чем высвобождает. В результате гравитация звезды получает полный контроль, и окончательный коллапс звезды становится неизбежным. Давление в ядре становится настолько высоким, что отдельные атомы сжимаются вместе, а электроны и протоны даже сливаются, образуя нейтроны. Ядро теперь почти полностью состоит из нейтронов, превращаясь в так называемую нейтронную звезду. Когда внешние слои звезды разрушаются, они ударяются о формирующуюся нейтронную звезду и отскакивают в результате мощного взрыва, называемого сверхновой. Энергия, выделяемая при таком взрыве, может даже затмить совокупную яркость любой другой звезды в галактике. Вещество звезды уносится в космос и превращается в остатки сверхновой.
