4 года назад
Нету коментариев

— Мне кажется маловероятным, что это облако единственное в своем роде. Природа ничего не изготавливает в одном экземпля­ре. Поэтому допустим, что на­шу Галактику населяет множест­во таких зверей. Тогда естествен­но предположить наличие связи между ними.

Полный подсчет молекулярных облаков в Галактике до сих пор не произведен. Точно так же, как не про­изведен полный подсчет звезд и других галактических объектов. Однако усилиями нескольких групп радиоаст­рономов уже описаны достаточно представительные вы­борки облаков, наблюдаемых, как правило, из Север­ного полушария, где по традиции больше научных инст­рументов и ученых.

К сожалению, у радиоастрономов нет панорамных приемников излучения, подобных фотопластинке или ПЗС-матрице у оптических телескопов. В радиодиапа­зоне построение изображения происходит последова­тельно — точка за точкой. Поэтому чем выше разреша­ющая способность инструмента, тем больше времени ему требуется для изучения данной области неба. Напри­мер, в начале 80-х годов группа радиоастрономов фир­мы «Белл» (США) начала обзор Галактики в линиях СО с помощью антенны диаметром 7 м с угловым раз­решением около 2′ и разрешением по лучевой скоро­сти 0,7 км/с. Чувствительность радиотелескопа такова, что в любой области Галактики он замечает облака массой более 103 Мс. Для наблюдений в основном ис­пользуются холодные ясные зимние дни, когда в атмо­сфере мало паров воды, поглощающих миллиметровое радиоизлучение. В такой день удается получить запись около 2000 спектров излучения молекулы СО, т. е. ис­следовать 2000 точек на небе. В процессе полного обзо­ра предполагается получить четверть миллиона спект­ров (в линиях разных изотопических аналогов молеку­лы СО). Для этого потребуется около десяти лет на­блюдений.

Наиболее полно изучена область Млечного Пути в интервале долгот 10°</<80° Найденные здесь харак­теристики молекулярных облаков считаются типичными для всей Галактики. Встречаются молекулярные обла­ка с самой разной массой: от единиц до миллионов масс Солнца. Но сильнее всего поразили воображение астрономов облака массой 105—106 Мс; они-то и по­лучили название гигантских. Правда, пока специали­сты не договорились, считать ли нижней границей мас­сы ГМО значение 105 Мс или 5-104 Мс. Думается, что точного определения здесь и не требуется — ввиду не­определенности измерения массы и условности любой классификации.

Основные характеристики ГМО как объектов и ха­рактеристики их популяции в целом приведены в табл. 4 и 5. Первая таблица дает нам «портрет» типичного ГМО и диапазон изменения его характеристик от об­лака к облаку. Вторая содержит результаты «перепи­си» облаков. Поясним, что спектром масс (или функ­цией масс) объектов называется их распределение по значению собственной массы. Величина функции dN/dM есть не что иное, как количество облаков массой от М до M + dM. Наблюдательная функция масс представ­лена на рис. 9. В той области масс, где подсчет был до­статочно полным, функцию масс облаков можно пред­ставить в виде степенной функции dN/dM=AMk, где А — постоянная, зависящая от полного числа облаков, k — показатель степени. Из наблюдений следует, что k = —1,55±0,10, но для простоты обычно считают, что k = —3/2.

T_004

T_005

Как известно, спектр масс звезд Галактики тоже хорошо описывается степенной функцией, но с k = —2,4. С уменьшением массы звезд их количество стремитель­но увеличивается, так что большая часть вещества Га­лактики заключена в маломассивных звездах. Спектр масс ГМО имеет не такой крутой наклон, поэтому боль­шая часть газа содержится в немногочисленных наибо­лее массивных облаках. Так, 90% молекулярного газа заключено в облаках с M>105 Mc (их в Галактике око­ло 6000), а 30% этого газа — в облаках с M>106 Mc (их всего около 1000). Функция масс — одна из важ­нейших характеристик ГМО. Любая теория, стремящая­ся описать их происхождение и эволюцию, должна дать объяснение наблюдательной функции масс.

Наблюдаемый спектр масс молекулярных облаков

Наблюдаемый спектр масс молекулярных облаков

С момента открытия ГМО живейший интерес у аст­рономов был связан с вопросом: проявляется ли в про­странственном распределении ГМО спиральная струк­тура Галактики? Вообще ситуация со спиральным узо­ром Галактики сейчас довольно пикантная: никто из астрономов не сомневается, что наша звездная система спиральная, но вы нигде не найдете изображения спи­ральных рукавов Галактики или даже точного указания на их количество. Впрочем, может быть, найдете и, ве­роятно, не одно. Но попытайтесь сравнить их между собой, и вам все станет ясно. Лишь вблизи Солнца (на расстоянии 2—3 кпк) с трудом удается проследить об­рывки нескольких рукавов, а на большом расстоянии картина становится неоднозначной: сколько методов исследования, столько рисунков спирального узора, ма­ло похожих один на другой.

Конечно, нелегко восстановить узор звездного диска, если вы находитесь внутри него, а пространство вокруг вас заполнено непрозрачными облаками. Оптические методы при этом перестают работать на расстоянии не­скольких килопарсек вдоль галактической плоскости/ Надежды на наблюдение атомарного водорода в линии 21 см тоже оправдались не полностью, ибо он относи­тельно подвижен, участвует в сложных некруговых дви­жениях, а это мешает точному определению расстоя­ния.

Обнаружение холодных и плотных молекулярных об­лаков, естественно, привлекло внимание исследователей спиральной структуры Галактики. В самом деле, у боль­шинства других спиральных систем темные облака скон­центрированы вдоль внутренней кромки рукавов и рез­ко очерчивают спиральный узор. Вероятно, этого же следует ожидать и в Галактике. Те самые облака, ко­торые мешают наблюдениям в оптическом диапазоне, наверное, могли бы помочь радиоастрономам просле­дить спиральные ветви Галактики. Что же оказалось?

В начале 80-х годов ситуация сложилась драмати­ческая, а может быть, курьезная: одни радиоастрономы утверждали, что с помощью ГМО хорошо прослеживает­ся спиральный узор, а другие — что облака в диске Галактики распределены равномерно и не замечают спи­ральных рукавов (рис. 10). Проблема разрешилась в середине 80-х годов, когда наблюдения на более чув­ствительных инструментах показали, что существуют два типа (или, как говорят, две подсистемы) ГМО — теплая и холодная. В качестве пограничного значения принято считать кинетическую температуру газа Ткин= = 10 К. У холодных облаков Ткин = 5—10 К, а у теп­лых — 11—30 К.

Так шотландский астроном М.Тонер проиллюстрировал ситуацию, сложившуюся при исследовании распределения ГМО по диску Галактики

Так шотландский астроном М.Тонер проиллюстрировал ситуацию, сложившуюся при исследовании распределения ГМО по диску Галактики

Холодные облака имеют относительно меньшую мас­су и заполняют весь диск Галактики — как межрукав­ное пространство, так и рукава. Поэтому подсистему холодных облаков называют населением диска. Процесс рождения звезд в недрах этих облаков (а ГМО, как из­вестно, являются главными «роддомами» для звезд) ес­ли и протекает, то очень вяло.

Теплые облака, напротив, тесно ассоциируются в пространстве с областями НИ, с горячими О- и В-звез­дами, с остатками вспышек сверхновых, т. е. с очагами звездообразования, а, по существу, сами являются этими очагами (поэтому они и теплые!). Так же, как мо­лодые звезды, теплые ГМО распределены по диску Га­лактики очень неравномерно: есть все основания счи­тать, что и те и другие сконцентрированы в спиральных рукавах. Поэтому теплые облака относят к населению рукавов.

Распределение на плоскости Галактик крупных ГМО

Распределение на плоскости Галактик крупных ГМО

Если судьба теплых облаков кажется нам ясной — они должны разрушаться в процессе звездообразова­ния, — то о судьбе холодных облаков нужно задумать­ся. Двигаясь по галактическим орбитам, они опережа­ют вращение спирального узора, и поэтому время от времени облака должны догонять спиральные рукава и попадать в них. Часть из них при этом должна по-прежнему оставаться холодной, но другая часть дол­жна переходить в разряд теплых облаков с соответст­вующим увеличением массы и включением процесса звездообразования. О том, как развивается этот про­цесс, мы поговорим позже, а сейчас вернемся к во­просу о спиральной структуре.