Молекулярное облако - Molecular cloud

Молекулярное облако , иногда называемый звездный питомник (если формирование звезд происходит внутри), представляет собой тип межзвездного облака , плотность и размеров, допускающую туманности поглощения , формирование молекул (наиболее часто молекулярный водород , H 2 ), и формирование областей H II . Это контрастирует с другими областями межзвездной среды, которые содержат преимущественно ионизированный газ .

Молекулярный водород трудно обнаружить с помощью инфракрасных и радионаблюдений, поэтому молекула, наиболее часто используемая для определения присутствия H 2, - это окись углерода (CO). Отношение между светимостью CO и массой H 2 считается постоянным, хотя есть основания сомневаться в этом предположении при наблюдениях некоторых других галактик .

Внутри молекулярных облаков есть области с более высокой плотностью, где находится много пыли и много газовых ядер, называемых сгустками. Эти сгустки являются началом звездообразования, если гравитационные силы достаточны для коллапса пыли и газа.

История

Форма молекулярных облаков, образованная межзвездной пылью и газообразным водородом, связана с формированием Солнечной системы примерно 4,6 миллиарда лет назад.

Вхождение

Молекулярное облако Барнарда 68 , на расстоянии около 500 световых лет и диаметром 0,5 св.

В Млечном Пути , составляют облака молекулярного газа менее одного процента от объема межзвездной среды (ISM), но это также плотная часть среды, содержащее примерно половины от общего интерьера массы газа к Sun «S галактическая орбита. Основная масса молекулярного газа содержится в кольце на расстоянии от 3,5 до 7,5 килопарсек (от 11 000 до 24 000 световых лет ) от центра Млечного Пути (Солнце находится примерно в 8,5 килопарсек от центра). Крупномасштабные карты галактики на основе CO показывают, что положение этого газа коррелирует со спиральными рукавами галактики. То, что молекулярный газ находится преимущественно в спиральных рукавах, предполагает, что молекулярные облака должны формироваться и диссоциировать в масштабе времени короче 10 миллионов лет - времени, которое требуется материалу, чтобы пройти через область рукава.

Молекулярное облако Circinus имеет массу примерно в 250 000 раз больше массы Солнца.

Вертикально к плоскости галактики, молекулярный газ населяет узкие срединную плоскость галактического диска с характерной шкалой высот , Z , от приблизительно 50 до 75 парсек, гораздо тоньше , чем теплый атомного ( Z от 130 до 400 парсек) и тепло ионизированные ( Z около 1000 парсек) газообразные компоненты ISM . Исключением из распределения ионизированного газа являются области H II , которые представляют собой пузырьки горячего ионизированного газа, создаваемые в молекулярных облаках интенсивным излучением молодых массивных звезд, и поэтому они имеют примерно такое же вертикальное распределение, как и молекулярный газ.

Это распределение молекулярного газа усредняется на больших расстояниях; однако мелкомасштабное распределение газа очень неравномерно, большая его часть сконцентрирована в дискретных облаках и облачных комплексах.

Типы молекулярного облака

Гигантские молекулярные облака

Через несколько миллионов лет свет ярких звезд выкипит это молекулярное облако газа и пыли. Облако оторвалось от туманности Киля . Рядом видны недавно образовавшиеся звезды, их изображения окрашены в красный цвет из-за синего света, который преимущественно рассеивается всепроникающей пылью. Это изображение размером около двух световых лет было получено космическим телескопом Хаббл в 1999 году.
Часть молекулярного облака Тельца

Огромное скопление молекулярного газа, масса которого более чем в 10 тысяч раз превышает массу Солнца, называется гигантским молекулярным облаком ( GMC ). GMC составляют от 15 до 600 световых лет (от 5 до 200 парсеков) в диаметре с типичной массой от 10 тысяч до 10 миллионов солнечных масс. В то время как средняя плотность в окрестностях Солнца составляет одну частицу на кубический сантиметр, средняя плотность GMC в сто или тысячу раз больше. Хотя Солнце намного плотнее, чем GMC, объем GMC настолько велик, что он содержит намного больше массы, чем Солнце. Подструктура GMC представляет собой сложный узор из нитей, листов, пузырьков и нерегулярных комков.

Нити в молекулярном облаке действительно встречаются повсеместно. Плотные молекулярные волокна будут фрагментироваться на гравитационно связанные ядра, большинство из которых превратятся в звезды. Непрерывное нарастание газа, геометрическое изгибание и магнитные поля могут контролировать детальный способ фрагментации волокон. В сверхкритических филаментах наблюдения выявили квазипериодические цепочки плотных ядер с расстоянием 0,15 парсек, сравнимым с внутренней шириной филамента.

Наиболее плотные части нитей и сгустков называются «молекулярными ядрами», в то время как самые плотные молекулярные ядра называются «плотными молекулярными ядрами» и имеют плотность от 10 4 до 10 6 частиц на кубический сантиметр. Наблюдательно, типичные молекулярные ядра отслеживаются с помощью CO, а плотные молекулярные ядра отслеживаются с помощью аммиака . Концентрация пыли в ядрах молекул обычно достаточна, чтобы блокировать свет от фоновых звезд, так что они выглядят силуэтами как темные туманности .

GMC настолько велики, что «местные» могут покрывать значительную часть созвездия; поэтому их часто называют по имени этого созвездия, например, Молекулярное Облако Ориона (OMC) или Молекулярное Облако Тельца (TMC). Эти локальные GMC выстроены в кольцо в окрестности Солнца, совпадающего с поясом Гулда . Самое массивное скопление молекулярных облаков в галактике образует асимметричное кольцо вокруг центра галактики с радиусом 120 парсеков; Самый крупный компонент этого кольца - комплекс Стрельца В2 . Регион Стрельца химически богат и часто используется в качестве образца астрономами, ищущими новые молекулы в межзвездном пространстве.

Распределение молекулярного газа в 30 сливающихся галактиках.

Небольшие молекулярные облака

Изолированные гравитационно связанные небольшие молекулярные облака с массой в несколько сотен раз больше массы Солнца, называются глобулами Бока . Самые плотные части небольших молекулярных облаков эквивалентны молекулярным ядрам, обнаруженным в GMC, и часто включаются в одни и те же исследования.

Диффузные молекулярные облака в высоких широтах

В 1984 году IRAS идентифицировал новый тип диффузного молекулярного облака. Это были диффузные волокнистые облака, видимые на высоких галактических широтах . Эти облака имеют типичную плотность 30 частиц на кубический сантиметр.

Процессы

Молодые звезды в молекулярном облаке Цефей B и вокруг него. Излучение одной яркой массивной звезды разрушает облако (сверху вниз на этом изображении), одновременно вызывая образование новых звезд.

Звездообразование

Формирование звезд происходит исключительно в молекулярных облаках. Это естественное следствие их низких температур и высокой плотности, потому что гравитационная сила, действующая для коллапса облака, должна превышать внутреннее давление, которое действует «вовне», чтобы предотвратить коллапс. Наблюдаются доказательства того, что большие звездообразующие облака в значительной степени ограничены их собственной гравитацией (например, звезды, планеты и галактики), а не внешним давлением. Доказательство исходит из того факта, что "турбулентные" скорости, выведенные из шкалы ширины линии CO таким же образом, как и орбитальная скорость ( вириальная зависимость).

Физика

Змеи Южной звезды кластер встроен в нитевидном молекулярном облаке, рассматриваются как темная лента , проходящей вертикально через кластер. Это облако служило испытательной площадкой для исследований стабильности молекулярного облака.

Физика молекулярных облаков плохо изучена и широко обсуждается. Их внутреннее движение определяется турбулентностью в холодном намагниченном газе, для которого турбулентные движения очень сверхзвуковые, но сравнимы со скоростью магнитных возмущений. Считается, что в этом состоянии происходит быстрая потеря энергии, требующая либо полного коллапса, либо постоянного повторного впрыска энергии. В то же время известно, что облака разрушаются каким-то процессом - скорее всего, эффектами массивных звезд - до того, как значительная часть их массы становится звездами.

Молекулярные облака, и особенно GMC, часто являются домом для астрономических мазеров .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки