Каким газом заполнена вселенная

МЕЖГАЛАКТИЧЕСКИЙ ГАЗ

— газовая компонента заполняющего Вселенную вещества, не входящая в галактики. M. г. наблюдается в окрестностях (коронах) галактик, скоплениях, сверхскоплениях, цепочках галактик и в больших областях, не содержащих галактик, расположенных между элементами крупномасштабной структуры Вселенной— сверхскопленнями и цепочками галактик.

В коронах галактик (па расстояниях до 100 кпк от галактик) горячий газ с темп-рой и концентрацией частиц наблюдается по линиям поглощения тяжёлых элементов в оп-тич. спектрах источников, «просвечивающих» корону. В нек-рых случаях — по его тепловому радио- и рентг. излучению. Облака нейтрального водорода (HI) в окрестностях галактик обнаружены по радиолинии водорода 21 см (как в излучении, так и в поглощении). Отдельные облака HI регистрируются по поглощению в линии 21 см в спектрах квазаров вплоть до красных смещений В скоплениях галактик горячий газ с темп-рой ок. 10 7 К и обнаружен по тепловому излучению в рентг. диапазоне. Газ, входящий в сверхсконления и цепочки галактик, нагрет до и наблюдается только по линиям поглощения в спектрах квазаров и других удалённых точечных источников.

В спектрах далёких квазаров наблюдается «лес» линий поглощения, интерпретируемый как поглощение в водородной линии (смещённой из-за эффекта Доплера) маломассивными газовыми облаками, состоящими из ионизованного водорода с примесью нейтрального. В ряде случаев эта интерпретация подтверждается изучением отдельных участков абсорбционных спектров с разрешением по скоростям до 15-20 км/с. Однородная компонента нейтрального водорода не наблюдается при и ей концентрация не превосходит значения Появились указания на заметный рост концентрации этой компоненты при

M. г. сильно ионизован. Облака нейтрального водорода наблюдаются только в окрестностях галактик. В коронах и скоплениях галактик ионизация связана с высокой темп-рой газа. Газ, расположенный вдали от галактик, вероятно, был ионизован излучением квазаров и молодых галактик в период их образования. При низкой плотности этот газ не успел рекомбиниро-вать и сохранил высокую степень ионизации. В скоплениях и коронах галактик M. г. содержит тяжёлые элементы (вплоть до железа) с относительной концентрацией, прибл. в 10 раз меньшей, чем на Солнце. Это связано с частичным перемешиванием M. г. с внутрига-лактич. газом. Состав газа вдали от галактик неизвестен.

Согласно оценкам, на долю обычного вещества (барионная компонента) приходится 10-15% массы Вселенной, причём в галактики входит лишь 20-30% барионной компоненты. Остальные 80-70% составляет M. г. Плотность светящегося вещества (галактики) определяется по измерениям ср. светимости единицы объёма с учётом ср. наблюдаемой масса— светимость зависимости для галактик. Cp. плотность барпонной компоненты оценивается в рамках теории первичного (космологич.) нуклеосинтеза по наблюдаемому обилию 4 He, 2 Н, и 7 Li (см. Космология). Однако эти оценки зависят от принятых моделей и их точность невысока.

Лит.:Cooling flows in clusters and Galaxies, ed. by A. C. Fabian Dordrecht — [a. o.], 1988. А. Г. Дорошкевич.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Смотреть что такое «МЕЖГАЛАКТИЧЕСКИЙ ГАЗ» в других словарях:

межгалактический — ая, ое. Находящийся между галактиками. М. газ. М ая связь … Энциклопедический словарь

межгалактический — ая, ое. Находящийся между галактиками. Межгалакти/ческий газ. М ая связь … Словарь многих выражений

МЕЖЗВЁЗДНЫЙ ГАЗ — осн. компонент межзвездной среды, составляющий ок. 99% её массы. M. г. заполняет практически весь объём галактик. Наиб, изучен M. г. в Галактике. M. г. характеризуется большим разнообразием возникающих в нём структур, физ. условий и протекающих… … Физическая энциклопедия

Межгалактическая среда — газ, излучение, космические лучи, магнитные поля, нейтрино и другая материя, находящиеся в пространстве вне галактик (См. Галактики). М. с. чаще всего непосредственно не наблюдается, и о её существовании и свойствах судят по косвенным… … Большая советская энциклопедия

Скрытая масса — Космология Изучаемые объекты и процессы … Википедия

Недостающая масса — Космология Возраст Вселенной Большой взрыв Содвижущееся расстояние Реликтовое излучение Космологическое уравнение состояния Тёмная энергия Скрытая масса Вселенная Фридмана Космологический принцип Космологические модели Формировани … Википедия

Тёмное вещество — Космология Возраст Вселенной Большой взрыв Содвижущееся расстояние Реликтовое излучение Космологическое уравнение состояния Тёмная энергия Скрытая масса Вселенная Фридмана Космологический принцип Космологические модели Формир … Википедия

Галактика — У этого термина существуют и другие значения, см. Галактика (значения). NGC 4414, спиральная галактика из созвездия … Википедия

ГАЛАКТИКИ — внегалактические туманности или островные Вселенные , гигантские звездные системы, содержащие также межзвездный газ и пыль. Солнечная система входит в нашу Галактику Млечный Путь. Все космическое пространство до пределов, куда могут проникнуть… … Энциклопедия Кольера

Скопление галактик — системы гравитационно связанных галактик. Группировка галактик в пространстве, связанная взаимным гравитационным притяжением. Пространственное распределение галактик неравномерно: они имеют тенденцию собираться вместе при расстояниях порядка… … Астрономический словарь

Источник

Чем заполнен космический вакуум?

Так ли пуст космос как принято считать? Отличия светлых и темных туманностей и подсчет количества звездного вещества в чайной ложке космической пустоты

Принято считать, что космические пространства заполнены разве что вакуумом, то есть пустотой. Однако, такое утверждение не совсем верно.

Начнем хотя бы с того, что даже сами наши представления о вакууме, то есть безвоздушном пространстве, весьма относительны. Например, в электрической лампочке «нет воздуха», говорим мы, он оттуда выкачан. Сравнительно с комнатным воздухом там — вакуум. Но физик с помощью своих лучших насосов может так выкачать воздух из какой-либо стеклянной трубки, что по сравнению с ним пространство внутри электрической лампы будет просто кишеть мириадами молекул.

Так выглядит газовая диффузная туманность

Вот и космический вакуум также относителен. Газовые диффузные туманности, хотя и имеют плотность, меньшую чем одна миллиардная от миллиардной доли грамма в кубическом сантиметре, но все же никак не могут считаться “пустотой”. Но и там, где нет ни звезд ни туманностей, тоже не царит абсолютное “ничто”. Оно также заполнено газом, пускай и ничтожной плотности. Вот и выходит, что космический вакуум это никакая не пустота, а та же газовая среда, хотя и ужасно разряженная.

Впрочем, не только газовая! На спектрографе космический вакуум “светится” громадным количеством атомов различных химических элементов, но преобладают среди них ничто иное как кальций. Сперва это вызывало недоумение, но потом выяснилось, что ионизированный кальций поглощает свет главным образом в тех двух своих линиях, которые находятся в легко наблюдаемой части спектра. Атомы других элементов поглощают свет либо в очень многих линиях, как, например, железо, либо в такой области спектра (ультрафиолетовой), которая недоступна для изучения из-за ее полного поглощения в нашей атмосфере.

Поэтому-то линии других межзвездных атомов, если они есть, либо вообще не могут быть обнаружены, либо они менее заметны, потому что их общее поглощение разбивается на много разных поглощений — в каждой линии понемногу. Поэтому нет оснований считать ионизированный кальций единственным или преобладающим газом в межзвездных далях. Фигурально выражаясь, он только заявляет о своем присутствии громче других.

Можно все же попытаться найти и другие межзвездные газы, хотя бы слабые следы их. И действительно, после специальных поисков в спектрах звезд был найден межзвездный натрий, титан, калий, железо, циан и даже углеводород.

Общая плотность поглощающего межзвездного газа в несколько тысяч раз меньше плотности излучающих свет газовых туманностей. Полная же плотность межзвездного газа значительно больше и составляет не менее одной миллионной от миллиардной части одной миллиардной доли грамма в кубическом сантиметре. Если бы этот газ состоял из одного лишь водорода, то при такой плотности в 1 кубическом сантиметре содержалось бы только по одному атому, тогда как в таком же объеме комнатного воздуха их содержится 10 миллиардов миллиардов!

В действительности дело почти так и обстоит, так как водород на самом деле является главной составной частью межзвездного газа. Следующее за ним место занимает натрий, но на водород приходится 90% всей межзвездной среды, включая космическую пыль и метеориты. На долю последних приходится, как оказывается, ничтожная доля массы всей межзвездной среды, и больше всего в них весит самый легкий из газов.

И темные и светлые туманности которые мы видим с Земли, состоят из очень разряженных газов

Светлые туманности, то тут, то там видимые среди звезд и состоящие из газов, также светятся благодаря воздействию со стороны звезд, но в данном случае мы наблюдаем процесс так называемой флюоресценции – сама туманность не излучает света, а только отражает звездный, как правило исходящий от очень горячих звезд.

Подводя итог, хочу вновь задать вопрос, как и в начале: можно ли считать, что космос наполнен лишь пустотой? Нет, и мы в этом только что убедились. Однако, положа руку на сердце, мы должны признать и то, что такое утверждение не так уж далеко от действительности. Не смотря на наличие в космическом вакууме громадного числа атомов самых разных химический элементов, их количество, все-таки ничтожно мало.

В пределах доступной исследованиям части Вселенной на каждый кубический сантиметр звездного вещества приходится приблизительно 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кубических сантиметров почти пустого пространства. А поскольку средняя плотность звезды лишь немного выше плотности воды, предыдущее утверждение можно перефразировать, сказав, что средняя плотность Вселенной порядка одного грамма на каждые 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 кубических сантиметров.

Это примерно в 10 триллионов раз меньше той плотности, которая считается высоким вакуумом, достигаемым при помощи обычной лабораторной техники.

Источник

Межзвездный газ

Распределение ионизованного водорода в галактической межзвездной среде, которая видна из северного полушария Земли.

На межзвездный газ, при кажущейся пустоте незаполненного пространства Вселенной, приходится почти 99% от совокупной массы всех космических объектов.

Общие сведения

Ближайшие окрестности Солнца

Вселенские просторы, в которых светила занимают ничтожно малую часть, далеко не так пустынны, как считалось долгое время. Хотя и в небольших количествах, но везде присутствует межзвездный газ, наполняя собой все уголки мирозданья. В эллиптических галактиках его концентрация снижена, в иррегулярных, наоборот, повышена. Он смешан с межзвездной пылью и активно участвует в процессах образования новых звезд, которые в конце своего жизненного цикла возвращают Вселенной этот строительный материал. Таким образом происходит своеобразный обмен веществом между светилами и межзвездным газом. Цикличность этих процессов постепенно приводит к уменьшению его количества в космосе, при увеличении объемов содержания тяжелых элементов в его структуре. Но для существенных изменений в этой области требуются миллиарды лет. По приблизительным оценкам, ежегодное количество газа, задействованное в Галактике при формировании звезд, равняется 5 солнечным массам.

Состав, структура и протекающие процессы

Объект Хербига-Аро 110 выбрасывает газ в межзвездное пространство

Плотные и холодные формы межзвездного газа, содержащие водород, гелий и минимальные объемы тяжелых элементов (железо, алюминий, никель, титан, кальций), находятся в молекулярном состоянии, соединяясь в обширные облачные поля. Если же в составе вещества доминируют ионизированные или нейтральные атомы водорода, оно участвует в образовании светящихся эмиссионных туманностей, окружающих горячие звезды. Температурные характеристики межзвездного молекулярного газа лежат в диапазоне от -269 до -167°С, а его излучение охватывает довольно широкий спектр, включающий и жесткие гамма-лучи, и длинные радиоволны. Средняя плотность имеет ничтожный показатель – на 1 см куб. приходится менее одного атома вещества. Но есть и исключения, в тысячи раз превосходящие эти параметры. Обычно в составе межзвездного газа элементы распределены следующим образом: водород – 89%, гелий – 9%, углерод, кислород, азот – ок. 0,2-0,3%.

Газопылевое облако IRAS 20324+4057 из межзвездного газа и пыли длиной в 1 световой год, похожее на головастика, в котором скрывается растущая звезда.

В обширных областях разряженного и горячего газа температура среды достигает 1,5 млн. градусов Цельсия, сопровождаясь рентгеновским излучением. Такие газовые объекты участвуют в формировании звезд-гигантов, провоцируют взрывы сверхновых, радикально влияют на межзвездную среду, заставляя ее расширяться. Планетарные или эмиссионные туманности из межзвездного газа светятся благодаря находящемуся в их центре или рядом с ним ядру стареющей звезды или горячим молодым светилам.

В результате исследований ученые обнаружили факт хаотичности скоростей в движении подобных образований. Облака межзвездного газа могут не только упорядоченно вращаться вокруг галактических центров, но и обладать нестабильным ускорением. В течение нескольких десятков миллионов лет они догоняют друг друга и сталкиваются, образуя комплексы из пыли и газа. Такие объекты имеют достаточную плотность, чтобы защитить свои глубины от проникающего космического излучения. Этим объясняются более низкие температуры внутри газопылевых комплексов по сравнению с межзвездными облаками. Гравитационная неустойчивость объектов постоянно влияет на процесс молекулярных преобразований в их составе и со временем приводит к формированию протозвезд.

Расположение в нашей Галактике

Распределение нейтрального водорода в Галактике

Максимальная концентрация межзвездного газа в нашей Галактике наблюдается в районах, удаленных от ее центральной части на 5 кпк. Его процентное содержание в общем объеме ее массы равняется 2. Толщина слоя максимальна на периферии, уменьшаясь к центру. Около половины массы межзвездного газа приходится на огромные молекулярные облака, находящиеся на расстоянии 4-8 кпк от галактической оси. Самые плотные образования составляют туманности, которые наиболее заметны и доступны для исследований. Размеры облаков из межзвездного газа могут достигать значений около 2 тыс. световых лет.

Наблюдение и его методы

Вояджер-1 — первый искусственный объект достигший межзвездной среды

Межзвездный газ, обладая высокой разреженностью и широким температурным диапазоном, изучается с помощью нескольких способов. Особый интерес в этом плане представляют светлые газовые и газопылевые туманности, так как их визуальные характеристики значительно упрощают процесс оптических наблюдений. В число методов, позволяющих получить разнообразную информацию о состоянии и структуре межзвездного газа, входят исследования:

непрерывного радиоизлучения;
межзвездных оптических и УФ линий;
пространственного распределения молекул;
рентгеновского, ИК и гамма излучений;
параметров межзвездного ветра;
мерцаний пульсаров.

Материалы по теме

Пояс Ориона

Комплексный подход к изучению межзвездного газа позволил определить многие его свойства и параметры. К объектам, дающим оптимальную возможность наблюдать МГ на нашем небосводе, относится созвездие Ориона, где находится эмиссионная туманность М42.

Интересные факты

Галактический газовый диск изогнут на периферии.
Основной объем межзвездного газа сосредоточен в спиральных рукавах, один из коридоров которых расположен рядом с Солнечной системой.
В разреженном МГ, подвергаемом действию космических излучений, обнаружена зависимость показателей температуры, давления и объема электронов от плотности концентрации водорода.
К самым мощным факторам, влияющим на структурные процессы в межзвездной газовой среде, относятся спиральные ударные волны.
Энергия вспышки сверхновой способна пробить пространство галактического диска, вызвав тем самым отток МГ в свободное пространство Вселенной.
В теории молекулярные газовые облака за период в чуть более 100 лет должны превращаться в звезды. Но на практике существует множество факторов, замедляющих этот процесс.