Внутрішня структура гігантських молекулярних хмар
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
— Если вы внимательно посмотрите на такие очень большие облака, то обнаружите, что они состоят из огромного числа гораздо более мелких.
Чем деятельнее исследуются индивидуальные ГМО, тем более сложной выглядит их структура. Внутри облака наблюдается широкий диапазон физических условий и разнообразный химический состав. Довольно условная классификация структурных уровней в облаке и соответствующих им значений физических параметров приведена в табл. 6.
Обычно более мелкие и плотные конденсации вложены в более крупные и разреженные. Вообще говоря, такая «матрешечная» структура характерна для самогравитирующих объектов — звезд, планет. В них она. формируется под влиянием силы тяжести: с одной стороны, под действием архимедовой силы плотное вещество опускается вниз, а менее плотное всплывает; с другой стороны, то, что находится ниже, ощущает большее давление вышележащих слоев и уплотняется. Так возникает «матрешечная» структура.
Но в межзвездной среде все проще. Плотность вещества, а значит, и гравитация в ней обычно невелики, а главную роль играет тепловое давление газа. Если в каком-то месте оно возрастает (например, в облаке сформировалась звезда и нагрела его), то газ расширяется и давление падает. Поэтому горячие плотные облака — эмиссионные туманности — существуют недолго. Почти во всем объеме межзвездной среды давление постоянно, т. е. постоянно произведение плотности газа на его температуру: Р~7-n = 2000 К-см-3. В диффузных облаках газ плотнее и холоднее, чем в межоблачной среде, но давление у них одинаковое, и поэтому они пребывают в относительном равновесии.
Формально давление газа в ГМО также близко к 2000 К-см-3, и может показаться, что ГМО, как и обычные маломассивные облака, находятся в равновесии с окружающей их средой. Но это не так. Во-первых, даже тепловое давление газа внутри ГМО в несколько раз превосходит давление межоблачной среды (нужно учитывать, что молекулярный вес вещества в облаке вдвое больше, чем вне его). Однако значительно важнее то, что внутри ГМО наблюдаются бурные движения газа со сверхзвуковыми скоростями: в то время как скорость звука при температуре Т = 10 К составляет 0,2 км/с, потоки газа в облаке движутся со скоростями 2—10 км/с. Динамическое давление крупномасштабных потоков значительно превышает тепловое давление газа.
Окружающий межоблачный газ не способен был бы удерживать ГМО от расширения, и за несколько миллионов лет оно разлетелось бы, если бы не сила собственной гравитации, которая удерживает облако в равновесии. В этом смысле ГМО уникальны: нам не известны другие объекты, в которых гравитационные силы уравновешены крупномасштабным хаотическим движением вещества (табл. 7). Вероятно, у некоторых ГМО заметное противодействие гравитации оказывает также вращение облака и давление магнитного поля, которое в них усилено по сравнению с окружающей средой.
Как известно, при дозвуковых течениях кинетическая энергия потока рассеивается постепенно вследствие молекулярной вязкости. Но чем больше скорость, тем важнее становятся крупномасштабные возмущения, турбулентность, тем быстрее разрушается поток. При сверхзвуковых течениях взаимодействие потоков порождает ударные волны, в которых их кинетическая энергия моментально «разменивается» в тепловую. Без постоянной «поддержки» сверхзвуковые потоки быстро затухают.
Источником крупномасштабных газовых потоков в ГМО могут быть как взаимные столкновения облаков, так и активность молодых звезд, формирующихся в них. Наблюдения показывают, что нередко протозвезды и молодые звезды выбрасывают мощный звездный ветер и газовые струи. В принципе их энергии достаточно для поддержания хаотических движений газа в облаке в течение десятка миллионов лет.