Межзвёздная среда

Источник статьи: Большая российская энциклопедия

МЕЖЗВЁЗДНАЯ СРЕДА́ – очень разреженная среда, заполняющая пространство между звёздами внутри галактик. Межзвездная среда детально изучена в нашей и других галактиках. Наблюдается во всех диапазонах электромагнитного спектра (от радио- до гамма-диапазона). Межзвездная среда влияет на эволюцию галактик и определяет проявление активности их ядер.

Основные компоненты межзвездной среды – межзвёздный газ, межзвёздная пыль, галактические космические лучи, межзвёздные магнитные поля, диффузное электромагнитное излучение. Все компоненты межзвездной среды взаимосвязаны. Около 99% массы межзвездной среды составляет межзвёздный газ, около 1% – межзвёздная пыль, равномерно перемешанная с газом. На межзвездную среду приходится 1–10% массы спиральных галактик, < 0,1% массы эллиптических галактик и до 50% массы неправильных галактик (без учёта тёмной материи). В межзвездной среде преобладает водород (около 90% по числу атомов) и гелий (около 10%). Все другие химические элементы обычно составляют 2–4% массы межзвездной среды, но в некоторых неправильных галактиках их доля намного меньше (до 0,001% по массе).

В спиральных и многих неправильных галактиках основная часть межзвездной среды сосредоточена в тонком (толщиной порядка 200 пк) слое в галактическом диске. Космические лучи и магнитные поля более равномерно заполняют галактики. В диске Галактики типичная напряжённость межзвёздного магнитного поля составляет [math]\displaystyle{ H }[/math] ≈ 3·10^–6 Э, в гало Галактики [math]\displaystyle{ H }[/math] ≈ 1,5·10^–6 Э. В среднем значения [math]\displaystyle{ H }[/math] медленно возрастают с увеличением плотности межзвездной среды, достигая величины порядка 10^–3 Э в так называемых мазерных конденсациях и молодых (возрастом около 1000 лет) туманностях – остатках вспышек сверхновых. В спиральных галактиках силовые линии магнитного поля в среднем параллельны галактической плоскости и спиральным рукавам, но в масштабах <300 пк (10¹⁹ м) поле хаотично. Огромные масштабы межзвездной среды приводят к тому, что характерное время затухания магнитного поля во много раз больше времени жизни астрономических объектов, то есть хорошо выполняется приближение вмороженности магнитного поля в вещество (см. Космическая магнитогидродинамика) – при движениях вещества магнитное поле переносится вместе с ним. Вмороженность сохраняется даже в очень слабо ионизованных объектах межзвездной среды (с долей ионизованных частиц 10^–8–10^–12).

В межзвездной среде имеется примерное равенство плотностей энергии космических лучей, магнитных полей и движений газа, что приводит к динамической неустойчивости межзвездной среды, образованию в ней сложных структур, выбросу части вещества межзвездной среды в межгалактическую среду.

При сжатии силами гравитации холодных участков межзвездной среды в ней образуются звёзды и протопланетные диски, из которых в дальнейшем формируются планеты. Горячие звёзды создают вокруг себя космические мазеры, диффузные туманности – зоны ионизованного водорода с температурой [math]\displaystyle{ T }[/math]≈10⁴ К и отражательные туманности.

В ядрах многих массивных галактик наблюдаются очень яркое свечение горячих ([math]\displaystyle{ T }[/math]∼10⁴ К) плотных (плотность [math]\displaystyle{ \rho }[/math]=10^–20–10^–11 г/см³) быстро движущихся (1000–10000 км/с) облаков газа, газопылевые торы и другие характерные для активных ядер проявления межзвёздной среды.

Галактики с бурным звездообразованием часто содержат так много пыли, что в оптическом диапазоне видны лишь потоки межзвёздных газа и пыли, выбрасываемые из галактики световым давлением молодых массивных горячих звёзд высокой светимости. Конденсирующиеся в расширяющемся и остывающем газе пылевые частицы перерабатывают оптическое и ультрафиолетовое излучение звёзд в инфракрасное. Такие галактики видны как сильные источники ультрафиолетового излучения.

Во многих скоплениях галактик наблюдается втекание межгалактического газа в гигантскую эллиптическую галактику, расположенную в центре скопления. При столкновениях галактик друг с другом либо одна из взаимодействующих галактик поглощает другую, либо они обмениваются между собой частью звёзд и межзвездной среде. Это приводит к смешиванию межзвездной среды галактик. Другая часть межзвездной среды и звёзд выбрасывается в межгалактическое пространство.

Литература статьи Большой российской энциклопедии

• Каплан С. А., Пикельнер С. Б. Физика межзвездной среды. М., 1979.
• Спитцер Л. Физические процессы в межзвездной среде. М., 1981.
• Спитцер Л. Пространство между звездами. М., 1986.
• Паркер Е. Н. Космические магнитные поля, их образование и проявления. М., 1982. Т. 1–2.
• Лозинская Т. А. Сверхновые звезды и звездный ветер. Взаимодействие с газом Галактики. М., 1986.
• Рузмайкин А. А., Соколов Д. Д., Шукуров А. М. Магнитные поля галактик. М., 1988.
• Бочкарев Н. Г. Местная межзвездная среда. М., 1990.
• Бочкарев Н. Г. Основы физики межзвездной среды. 2-е изд. М., 2010.
• Бочкарев Н. Г. Магнитные поля в космосе. 2-е изд. М., 2010.