Space Exploration Technologies

Магнитное поле и ударные волны - часть вторая

Процесс взаимодействия звезд с газом является основным динамическим процессом в период формирования молодого звездного агрегата (т. е. скопления и окружающей его ассоциации). Везде, где происходит сейчас процесс звездообразования, основная масса вещества содержится в газе, а главным источником энергии служат звезды. Особенно эффектно это выглядит, если звездообразование началось на краю облака или неглубоко под его поверхностью ("запустить" этот процесс может столкновение облаков, вспышка Сверхновой вблизи поверхности облака и т. п.).

Этапы взаимодействия массивной звезды с молекулярным облаком:
а - рождение звезды, b- формирование вокруг звезды компактной области HII, с - формирование ударной волны, сжимающей газ в облаке, d- образование "волдыря" на краю облака и проникновение волны сжатия в глубь облака, е -разрыв края облака и выброс ионизованного газа в межоблачное пространство ("эффект шампанского"), сжатие конденсаций в волне уплотнения и формирование новых протозвезд

Горячие звезды нагревают окружающий газ и резко повышают его давление. Компактная область НИ начинает расширяться, причем расширяется она преимущественно туда, где плотность газа меньше, т. е. к краю облака. Возникает своеобразный "волдырь" (рисунок слева), который затем прорывается, и струя горячего газа с большой скоростью начинает расширяться в почти пустое межоблачное пространство. В этот момент облако напоминает ракету или выстрелившую бутылку с шампанским. Между прочим, несколько лет назад, когда это явление было впервые смоделировано на ЭВМ, оно получило официальное название "модель шампанского".

Схема области звездообразования в созвездии Змеи. Хорошо прослеживается последовательность этапов, связанная с движением волны уплотнения вдоль облака

Эффектно выглядит расширяющаяся в пустоту яркая область НII. Известная многим туманность Ориона есть именно такая "струя шампанского", движущаяся на нас от находящегося за ней ГМО. Но, кроме эффектного зрелища, судьба этого газа ничего интересного не представляет. Значительно важнее проследить судьбу того края области НII, который с небольшой скоростью и скрытно от нас углубляется в недра облака. Сжимая газ, он стимулирует в облаке волну звездообразования (рисунок справа).

Мы уже упоминали о волнах стимулированного звездообразования, охватывающих в некоторых галактиках обширные области. Сейчас этот процесс часто привлекается для объяснения некоторых прежде неясных закономерностей: существование протяженных группировок молодых звезд и звездных скоплений, разделение звезд в пространстве по их возрасту, происхождение бурных вспышек звездообразования в некоторых галактиках, сменяемых длительными периодами затишья. Разумеется, теория стимулированного звездообразования не отменяет, а лишь развивает теорию гравитационной неустойчивости. В процессе формирования звезд и звездных систем гравитационная неустойчивость так или иначе всегда проявляет себя.

Однако накопление астрономических фактов и развитие теории приводит нас к пониманию сложного, многоступенчатого характера звездообразования. Как правило, гравитационной неустойчивости предшествуют другие физические процессы, стимулирующие ее: сжатие газа в ударных волнах, возбужденных излучением" звездным ветром или взрывами массивных звезд; его последующий распад на две фазы с одинаковым давлением, но различной температурой и плотностью (такой процесс называют тепловой неустойчивостью). Гравитационная же неустойчивость "подхватывает" уже сжатые и охладившиеся фрагменты газа, удовлетворяющие условию Джинса, в то время как в окружающем пространстве физические условия могут быть далеки от гравитационной неустойчивости.

Важно подчеркнуть, что и в процессе дальнейшего сжатия зародыш будущей звезды (протозвезда) не остается неизменным. Меняются не только его внутренние параметры - температура, плотность, но измениться может и начальная масса протозвезды. Под дейетвием центробежных сил, возрастающих при сжатии протозвезды, газовый фрагмент может разделиться на части (образуется двойная или кратная звездная система), а может превратиться в диск с последующим формированием планетной системы или просто рассеять часть своей массы в пространстве в виде мощного звездного ветра, газовых струй и т. п.

Все это важно учитывать для правильного сопоставления теории с наблюдениями. Например, если в облаке со средней концентрацией п = 500 см-3 и температурой Т = 100 К наблюдаются протозвезды с массами около 1 Мс, тогда как формула Джинса предсказывает для этих условий МJ = 135 Мс, то в этом нет ничего странного. Локальные условия в разных местах облака могут существенно отличаться от средних. О некоторых причинах такого различия мы сейчас расскажем.

начало окончание