Закон за всеобщото привличане на Нютон. Еднородна гравитираща среда не може да бъде в покой това прави средата неустойчива

• 
  Идеята и механизмът на образуване на звездите и планетите произтича от самия закон за всеобщото привличане на Нютон.
  

• 
  Еднородна гравитираща среда не може да бъде в покой - това прави средата неустойчива
  

• 
  Възникват
  

Първичните нееднородности, от които впоследствие са възникнали галактиките

Тази “дупка” в небето е огромен тъмен облак от прах и молекулярен газ със значителна плътност, наречен Барнард 68. Той е сравнително близо до нас – 500 св.г и е с размери от порядъка на половин св.г

където k е константата на Болцман,

Смисълът на тази зависимост е, че кълбовиден облак с плътност ρ и температура Т ще бъде стабилен

Където R е размерът на нееднородността в парсеци;

Критерият на Джинс е изпълнен за облак с маса от порядъка на 1 000 слънчеви маси дори при температура 300 К, ако размерите му са по-малки от 2 парсека.

Не случайно това са стойности близки до тези на нашата Слънчева система, а и на новооткритите планетни системи през последните години.

• 
  Пространството между звездите е запълнено от
  

• 
  Общата маса на веществото в междузвездната среда е около 3-4% от масата на веществото в звездите от Галактиката.
  

12. Междузвездното вещество

• 
  Атомарен или неутрален водород –
  

• 
  Молекулярен водород – излъчващ в далечната ултравиолетова част на спектъра
  

• 
  Хидроксил ОН, излъчващ на
  

• 
  Въглероден окис СО
  

На фона на звездите от Млечния път се проектирали други – тъмни петна. През ХІХ век Анджело Секи предположил, че това са облаци от студени газове и ги нарекъл глобули, но едва в началото на ХХ век Барнард доказал, че те наистина са такива. През 1927 г. той издал фотографският “Атлас на Млечния път” с 349 светли и тъмни мъглявини и съставил каталог на 182 тъмни мъглявини върху Млечния път

16. газово-прахов комплекс Планините на съзиданието в Касиопея

Този фантастичен пейзаж се вижда в края на гигантска област на звездообразуване W5 или IC 1848, която заедно с IC 1805 са част от комплекс, наречен неформално Сърце и душа в съзвездието Касиопея. Той се намира на 7 хиляди св.г от нас. На това инфрачервено изображение на космическия телескоп “Спитцер” с пространствени размери на зрителното поле 70 св.г са облаците от газ и прах, наречени удачно Планини на съзиданието. Те са формирани от звездният вятър и излъчване на масивна звезда горе вдясно, но извън самото изображение. Виждат се и все още обвитите в облаци неотдавна възникнали звезди пак под действие на масивната звезда.
17.

Фигурата на характерното зимно съзвездие – легендарният ловец Орион.

Сред една от ярките звезди на Меча на Орион всъщност е най-близката област на звездообразуване, в която е видимата дори с просто око като размито петънце – Голяма мъглявина от Орион.

21. Н І области – атомарен водород

Температурата им е по-ниска – 10-100 К, а концентрацията на веществото по-висока – 100-1000 частици в куб. см.

Забележителният междузвезден прахов облак, който под действие на звездните ветрове и излъчване е приел доста познатия ни земен профил на Конска глава, е на разстояние 1 500 св.г. Самата мъглявина заема около 5 св.г. от пространството и е само част от обширния газово-прахов комплекс в Орион. Конската мъглявина е нанесена в каталозите като Барнард 33. Ние го виждаме само защото се проектира на фона на ярката червена емисионна мъглявина IC 434. А отражателната мъглявина NGC 2023 чудесно контрастира със синия си цвят с чеевената IC 434. На това изображение като че ли Конската мъглявина е осветена с лъчи отгоре, но тези лъчи са просто вътрешно отражение в телескопа на ярката звезда Сигма Орион горе извън зрителното поле.

• 
  Средната маса на такъв облак е 1000 маси на Слънцето,
  

• 
  Температурата им е много ниска – 5-50 К,
  

• 
  Това е студената инертна маса с най-бавно движение в общото въртене на галактичното вещество с почти кръгова орбита около центъра на Галактиката.
  

• 
  Общият брой на ГМО в Галактиката е 6000,
  

• 
  студени ГМО – с температура 5-10 К с по-малки маси.
  

Тук няма звездообразуване.

• 
  топли ГМО – с температура 10-50 К.
  

горещи млади звезди от спектрални класове О-В;

мъглявини от свръхнови и др.
27. Гигантски молекулярни облаци ГМО

ГМО имат сложна структура – в тях се наблюдават:

• 
  малки уплътнения;
  
• 
  кондензации;
  
• 
  няколко такива структури са поместени в едромащабни кондензации;
  
• 
  всички те са потопени в дифузна обвивка от молекулярен водород,
  
• 
  намираща се от своя страна в обвивка от атомарен водород.
  

28. Глобули

Терминът е въведен от Секи още през ХІХ век във връзка с наблюдаемите тъмни мъглявини на фона на Млечния път. Сега така се наричат малките тъмни петна с:

• 
  кръгла форма;
  

• 
  размери от 0,05 до 0,25 пс и
  

• 
  маса на газа и праха в тях 0,1 до 100 маси на Слънцето.
  
• 
  
  

Глобулите тук са открити още през 1950 г., но за тяхното съществуване се предполагаше от още по-рано – 1947 г.

Досега астрономите знаеха твърде малко за тяхната същност и със сигурност факта, че те асоциират с областите Н ІІ от йонизиран водород, типични за местата на зараждане на звезди.

Районът IC 2944 е пълен с прах и газ, осветявани от близките масивни звезди на младия звезден куп. Тези звезди са много по-горещи, големи и масивни от нашето Слънце.

Мъглявината в Орел, наричана още Пръстите на съзиданието.

Тя е като средновековна кула, но от студен газ и прах, извисяваща се от звездните ясли. Въздушната кула е “висока” 90 трилиона км или 2 пъти разстоянието от Слънцето до най-близката до нас звезда.
30. газово-прахови комплекси

Мъглявината в Орел в близък план

Това изображение е получено с Камерата за обзори на космическия телескоп “Хъбъл” през ноември 2004 г.
31. Газово-прахови комплекси

Ключ към разбиране произхода на газово-праховите комплекси е свойството

Схема на спиралните ръкави на нашата Галактика, следващи галактичните магнитни линии.

През 1964 г. японските астрофизици Хаяши и Накано за първи път подробно изследват динамиката на свиване на нееднородностите на веществото.

Моделът им е разчетен за:

• 
  сферично-симетрична еднородна маса вещество от порядъка на слънчевата,
  
• 
  с температура 15 К,
  
• 
  размер от порядъка на 2 милиона слънчеви радиуса и
  
• 
  плътност 10*(-19) г/куб. см.
  

Два процеса водят до уплътняване на междузвездните облаци.

Първият е по време на

гравитационната неустойчивост,

която представлява “спусък”

на процеса на колапса,

а вторият е същинският колапс на облака и той се нарича

Облаците от светещ водород и тъмните ивици от прах изглеждат зловещо на тази снимка на активната област на звездообразуване IC 1396, намираща се на разстояние 2 000 св.г. в съзвездието Цефей. Тук има и горещи млади звезди, чието ултравиолетово лъчение откача електрони от атомите водород. Когато електроните и атомите рекомбинират, излъчват се характерните цветни линии върху тъмен фон в спектъра на тези емисионни мъглявини. Във видимата част от спектъра най-ярката емисионна линия е в червената част и се обозначава като Нα.

Това изображение е получено по Програмата за фотометричен обзор на небето в Нα линията с телескопа, наречен на Исак Нютон. То обхваща област с размер около 20 св.г. Добре се виждат ярките плътни области вътре в IC 1396 – най-подходящите места за зараждане на масивни звезди.

35. Етап на свободното падане

Гравитацията е единствената сила, действаща върху частиците и те падат свободно към центъра на масите.

Ударите между тях са малко и затова само малка част от потенциалната гравитационна енергия на частиците се превръща в топлинна. Температурата остава ниска,

вътрешното газово налягане – също.

50-100 хиляди години.

В крайна сметка възниква протозвезда –

уплътнение с размерите на Слънчевата система до орбитата на Плутон или 10 000 слънчеви радиуса и

плътност, нарастнала до 10*(-12) г/куб. см.
36. Етап на оформяне на хидростатично равновесно ядро стадий на Хаяши

На този етап обаче вече се говори за определена структура –

формиращо се ядро и различни слоеве на протозвездата:

• 
  около ядрото е зоната на утаяване на частиците – попадането им върху ядрото;
  

• 
  зона на прозрачност на веществото – тук би трябвало да е фотосферата, но над нея има
  

• 
  прахова фотосфера – на разстояние 10 млрд. км от ядрото падащите свободно към него прахови частици се нагряват от идващото отвътре излъчване и температурата достига няколко стотин К. В по-дълбокия слой температурата вече е 2 000 К и прашинките се разрушават -–това е вътрешната граница на фотосферата. Тя би трябвало да е видима за външен наблюдател, ако не е обвита от праховата фотосфера.
  

• 
  външна обвивка
  

37. Етап на бавно гравитационно свиване

Основната част от гравитационната си енергия звездата отделя, когато радиусът и светимостта й се доближат до крайните стойности.

Или, вероятността да се наблюдават протозвезди съвсем близо до Главната последователност е по-голяма.

Тогава температурата в недрата вече е от порядъка на поне

3 милиона К.

Температурата вече е достатъчна за започване на интензивни термоядрени реакции.

Свиването на звездата не спира изведнъж. Необходимо е още малко време, докато енергията на термоядрения синтез се уравновеси с гравитацията и тогава вече можем да говорим на типична звезда от

Главната последователност.

40. НАБЛЮДАТЕЛНИ ОБЕКТИ проверка на теорията на звездообразуване

41. Мъглявината Лунен сърп

Космическият телескоп “Хъбъл” получи това детайлно изображение на типична област на звездообразуване в нашата галактика Млечен път – масивна звезда в края на живота си, носеща се през веществото, което е изхвърлила преди само 250 000 години чрез бурния си звезден вятър. Това вещество се осветява от звездата и формата му наподобява сърп /Луна в пълнолуние/. Така е наречена тази мъглявина, чието обозначение в каталозите е NGC 6888. Звездата WR 136 спада към класа на свръхгорещите огромни краткоживущи звезди на Волф-Райе. Пъстрото изображение на “Хъбъл” разкрива с безспорна яснота природата на шелфа от вещество около тази звезда, състоящ се от фрагменти и по-плътни възли газ / в синьо/. Цялата структура наподобява осветявана от ултравиолетовата светлина на звездата WR 136 овесена каша в прозрачна опаковка.
42. О-В асоциации

Трапеца в Орион
43.

В свиващия се облак първи възникват масивните звезди. Първоначално те се проявяват като инфрачервени източници, потопени в ГМО. С нарастване температурата на излъчването им, те стават ярки обекти в ултравиолетовата област. Тогава техните фотони йонизират водородния газ на протозвездния облак и външен наблюдател регистрира Н ІІ област. Силният звезден вятър от тези звезди разкъсва остатъка от облака. Ако в малка част се появат няколко масивни ярки протозвезди едновременно, остатъците от облака за кратко време се разпиляват в пространството и процесът на звездообразуване спира дотук. Звездите са слабо свързани динамично. Всичко това са характерните признаци на наблюдаваните О-В звездни асоциации.

Звездата T-Tau. Вижда се и изхвърленото вещество от нея вдясно.

Тези звезди са открити през средата на ХІХ век в дифузни мъглявини. Блясъкът им се изменя неправилни периоди със съществена амплитуда от 3-4 зв. величини в рамките само на 1-4 часа. До началото на ХХ век в мъглявината в Орион са регистрирани 70 такива звезди със взривна променливост на блясъка и максимум на амплитудата изразена максимално в ултравиолетовия диапазон. Били наречени орионови променливи.

Същевременно били открити и ярки обекти с подобно поведение и изразена максимална амплитуда във видимия диапазон – променливи от тип RW Колар (RW Aur).

Критерият за принадлежност към този тип са:

• 
  наличие на емисионен спектър;
  
• 
  неправилни промени на блясъка с големи амплитуди и
  
• 
  бързи промени с амплитуди 0,1-1 зв. величина.
  

Най-същественото за този тип неправилни взривни променливи е, че се концентрират в тъмни мъглявини в близост до типични области на звездообразуване и

образуват групи – т.нар. Т-асоциации.
На диаграмата на Хершпрунг-Ръсел тези звезди се намират малко над Главната последователност.

Тези две обстоятелства говорят, че неправилните променливи Т Телец са всъщност протозвезди. Особеностите в спектрите им означават наличие на разширяваща се газово-прахова обвивка във вид на звезден вятър със скорост няколко десетки км/сек, отнасящ маса 1/десет-стомилионна слънчеви маси за година. Самите звезди от този тип са с маси 0,5-3 слънчеви и се намират в конвективен стадий на гравитационно свиване, все още губят голяма част от масата си чрез звездния си вятър и имат много ниски плътности на атмосферите си. Промените в излъчването им се обясняват с голямата им неустойчивост – бързи топлинни промени в структурата им и продължаващо гравитационно свиване.

Първите обекти, открити независимо от Хербиг и Аро през 1954 г., са в южната част на областта Ic - типичната област на звездообразуване в Орион. Чрез сравняване на снимки на тази област, получени по различно време, направило впечатление появата на светли емисионни мъглявини, разположени по една права на еднакви разстояния една от друга по продължението на Меча на Орион. Тези обекти асоциират със струите, изхвърлени от протозвездите - променливите от тип Т Телец (T Tau) - по направление на оста на въртене в противоположни посоки. Излъчването им се обяснява с това, че струите се разпространяват със свръхзвукова скорост, тъй като по това направление плътността на остатъчното вещество от облака е ниска. Това позволява скоростта на струйното изхвърляне тук да е с висока – свръхзвукова скорост за тази среда от няколко стотин км/сек. Така се обяснява емисионния спектър на тези обекти.

Астрономите смятат, че около тях с голяма вероятност могат да се открият зараждащи се планетни системи или вече формирали се планети.Ако такава звезда се намира във вътрешността на газов облак, необходимите условия за раждането на планети в нейната околност фактически вече са налице – струите вещество от полюсите на звездата ще забавят въртенето й до такава степен, че възникването на планетите става възможно.

Новородените звезди изхвърлят външните слоеве наситена с прах протозвездна обвивка – праховата фотосфера, която изглежда като плетеница от пръстенообразни влакна. Те бавно се разсейват в пространството, но част от този остатъчен материал дава началото на планети.

Планетите се образуват в резултат на слепване на твърдите и студени частици и този процес протича на практика едновременно с формирането на самата звезда.

Една от най-ярките звезди на южното небе Фомалхаут (от арабски “устата на рибата”) от съзвездието Южна риба сега наблюдаваме в този стадий на развитие.

Част от мъглявината Лагуна около звездата Хершел 36 с почти пълен комплекс обекти, характерни за такава областт на звездообразуване – млади масивни ярки звезди, някои от които вече избухнали като свръхнови, ударни вълни от тях, все още тъмно инертно вещество, светли дифузни облаци от водород и какво ли още не…