Туманность Ориона

На фото изображены туманность Ориона (М42) и ее космический сосед — туманность Бегущий человек (NGC 1977). Обе туманности расположены в созвездии Ориона. Снимок сделан на любительский короткофокусный телескоп-рефрактор и является результатом сложения нескольких десятков кадров.

Туманность Бегущий человек (NGC 1977) была открыта английским астрономом Уильямом Гершелем в 1786 году. Она довольно тусклая, и ее силуэт хорошо прорисовывается на фотографиях, сделанных с длительной выдержкой. Это голубая отражательная туманность — газопылевое облако, которое подсвечивают звезды, находящиеся рядом. При этом звезды недостаточно горячие, чтобы разогреть газ туманности и заставить его светиться самому. Фото с сайта commons.wikimedia.org

Видимая в благоприятных условиях невооруженным глазом туманность М42 является главной достопримечательностью зимнего неба. Находится она в середине «меча» Ориона, который висит у него на «поясе» (см. картинку дня Орион с «подбитым» плечом). Без специальных приборов туманность видна как мутная расплывчатая звезда, но на самом деле это большое облако газа и пыли с происходящим внутри него активным звездообразованием.

Созвездие Ориона возвышается над южным горизонтом. Слева от него над деревьями ярко светит Сириус. Наилучшее время для наблюдения Ориона — с середины осени до середины весны. Фото Марии Сырцовой, Московская область, 25 февраля 2020 года

Туманность Ориона и ее менее яркий сосед, туманность Бегущий человек, вместе с другими туманностями, такими, например, как Конская Голова и Петля Барнарда, являются частями одного большого комплекса — облака Ориона. Это огромное скопление межзвездного вещества, простирающееся на несколько сотен световых лет по всему созвездию Ориона.

Фото созвездия Ориона, сделанное с длинной выдержкой и специальными фильтрами. На снимке видны туманность Ориона, туманность Конская Голова, Петля Барнарда и другие объекты облака Ориона. Чтобы увидеть подписи, кликните на изображение. Фото с сайта en.wikipedia.org

На темном ночном небе туманность Ориона заметна без специальных приборов, но несмотря на это упоминаний о ней нет в старинных астрономических источниках, таких, например, как «Альмагест» Клавдия Птолемея или каталог иранского астронома Абдуррахмана ас-Суфи. Не отметил эту туманность и Галилео Галилей, хотя он описывал звезды в ее центре. В связи с этим появилось предположение, что раньше туманность имела более слабую светимость. Однако однозначных подтверждений этому обнаружено не было.

Туманность Ориона открыли независимо друг от друга два астронома — французский ученый Никола-Клод Фабри де Пейреск в 1610 году и швейцарец Иоганн Баптист Цизат в 1618 году. А в 1880 году она стала первой сфотографированной туманностью. Снимок сделал американский астроном Генри Дрейпер. Сейчас это одна из самых хорошо изученных туманностей.

Снимок туманности Ориона, сделанный Генри Дрейпером. Фото с сайта ru.wikipedia.org

М42 — диффузная туманность. Она излучает в оптическом диапазоне благодаря молодым горячим звездам, которые подсвечивают и ионизируют ее вещество. Звездообразование в туманностях начинается, когда газопылевые облака теряют устойчивое состояние и сжимаются под действием собственного тяготения. За время изучения туманности Ориона в ней было открыто уже более 3000 новорожденных звезд, а по расчетам их число может доходить до 10 000. Возле 150 из них были обнаружены протопланетные диски, в которых идет образование планет.

Снимок небольшой части туманности Ориона, сделанный телескопом «Хаббл». На нем видны пять молодых звезд. Четыре из них окружены газом и пылью — протопланетными дисками. Фото с сайта supernova.eso.org

В центре М42 находится яркое звездное скопление Трапеция Ориона возрастом около трех миллионов лет и содержащее в себе более тысячи звезд. Название ему дали четыре самые яркие звезды, расположенные в форме трапеции. На главном фото в центре М42 видна лишь область, залитая ярким светом от звезд Трапеции (отдельные звезды не просматриваются). Скопление очень удачно расположено — относительно близко к Земле, вне галактического диска, и поэтому на переднем плане нет объектов, которые могли бы помешать наблюдениям. Объекты заднего плана отсекает плотное молекулярное облако, на фоне которого видно скопление.

Скопление Трапеция (в центре). Для его наблюдений и съемки лучше использовать телескопы со средней и большой апертурой. Фото с сайта astronet.msu.ru

Телескопы многих обсерваторий мира направлены в сторону туманности Ориона и делают новые открытия о процессах формирования не только звезд, но и планет. В 2000 году две группы ученых — британская команда астрономов, работающих на инфракрасном телескопе Соединенного Королевства (UKIRT), и испанские исследователи из обсерватории Кека — практически одновременно обнаружили в скоплении Трапеция популяцию очень молодых коричневых карликов и свободно плавающих планет.

Коричневые, или бурые, карлики — это субзвездные объекты, занимающие промежуточное положение между звездами и планетами. Так принято называть объекты массой от 0,01 до 0,08 масс Солнца, в которых не происходит длительных термоядерных реакций превращения водорода в гелий (подробнее о коричневых карликах см. статью Коричневые карлики — кто они?).

Свободно плавающие планеты, или планеты-изгои (см. Rogue planet) — это межзвездные объекты планетарной массы, не связанные гравитационно ни с одной звездой или коричневым карликом. Они самостоятельно парят в космическом пространстве. Такие планеты могли образоваться в протопланетном диске около какой-то звезды, а потом быть выкинутыми со своей орбиты из-за столкновения родительской звезды с другими звездами или из-за межпланетных взаимодействий. Также они могли сформироваться, подобно звездам, в результате коллапса газового облака, но не набрать достаточной массы для термоядерного синтеза. Некоторые астрономы предлагают называть такие тела субкоричневыми карликами (см. Sub-brown dwarf). Среди исследователей ведутся споры о названиях и классификациях таких объектов — например, о том, нужно ли учитывать их происхождение.

В октябре 2023 года были опубликованы итоги исследования, проведенного на новом космическом телескопе «Джеймс Уэбб» (см. картинку дня Золотые соты «Джеймса Уэбба»), в ходе которого был обнаружен новый тип космических объектов — двойные планеты-изгои. Это планетоподобные объекты, движущиеся в космическом пространстве без родительской звезды, но связанные друг с другом гравитационно. Их назвали JuMBO (Jupiter Mass Binary Objects) — двойные объекты с массой Юпитера. Всего было обнаружено 40 таких объектов массой от 0,6 до 13 масс Юпитера и еще две системы, которые могут быть тройными.

Фрагмент изображения, полученного инфракрасной камерой телескопа «Джеймс Уэбб». На нем изображены пять JuMBO. Возраст каждого из десяти объектов оценивается в миллион лет, масса составляет 3–7 масс Юпитера. Фото из препринта статьи S. G. Pearson, M. J. McCaughrean, 2023. Jupiter Mass Binary Objects in the Trapezium Cluster

Уже в декабре 2023 года астрономы из Лейденской обсерватории в Нидерландах смоделировали четыре сценария возможного зарождения JuMBO. Расчеты показали, что, наиболее вероятно, эти объекты зарождаются изначально в виде изолированных пар, а не в планетарных системах вокруг звезд, из которых потом они выбрасываются вследствие гравитационного взаимодействия.

Фото Марии Сырцовой, Московская область, осень 2021 года.

Мария Сырцова