Зоны HII (области ионизованного водорода). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Зоны HII (области ионизованного водорода) - широко распространённый тип туманностей, характеризующийся практич. полной (в большей части объёма более чем на 99,9%) ионизацией основного элемента - водорода УФ-излучением (l[912Е) звёзд. Др. элементы обычно находятся на II -V стадиях ионизации (см. Ион), гелий иногда остаётся нейтральным.

Диффузная зона НII NGC 6611. Видны тёмные сгустки - глобулы, вытянутые тёмные образования - "слоновые хоботы", светлые ободки вокруг них - римы.

Химич. состав 3. НII близок к "нормальному" космическому (см. Распространённость элементов). 3. НII являются наиболее яркими участками межзвёздной среды. Часто их наз. газовыми туманностями. Типичные, т. н. диффузные 3. НII (НII - спектроскопия, символ иона водорода) образуются вокруг звёзд спектрального класса В1 и более горячих. 3. НII, ионизованные группой звёзд, образуют гигантские 3. НII, часто наблюдаемые в центральных частях галактик. Когда звезда расположена вне облака, она создаёт протяжённую 3. НII низкой плотности. Рождающиеся горячие звёзды ионизуют плотный газ протозвезды или "кокона", создавая компактные 3. НII, к-рые являются индикатором мест звездообразования. Разновидностью 3. НII являются планетарные туманности. З. НII сильно различаются по размерам, плотностям, яркостям и массам. Диффузные З.НII вокруг звёзд спектрального класса О обычно имеют размеры 1 - 10 пк при концентрации частиц N от десятков до тысяч в см³. Размеры гигантских З.НII порядка сотен пк. Компактные З.НII характеризуются высокой плотностью (N/10⁴-10⁶ см^-3) при размерах 10^-1-10^-3 пк. Мера эмиссии колеблется от десятков пк.см^-6 в З.НII еле заметных на фоне неба до 3.10⁸ пк.см^-6 - в ярчайших. Массы З.НII от долей до ~10⁵ масс Солнца. З.НП излучают в основном в спектральных линиях водорода и запрещённых линиях др. элементов, сосредоточенных гл. обр. в оптич. и ИК-диапазонах. Кроме того, имеется слабый непрерывный спектр, к-рый тянется от УФ- до радиодиапазона. В ИК-диапазоне преобладает излучение межзвёздной пыли, а в радиодиапазоне- непрерывное излучение газа, на фоне к-рого видны линии водорода, гелия и углерода. Физич. условия в З.НII далеки от термодинамич. равновесных. З.НII обычно прозрачны для основных видов собственного излучения (за исключением гл. обр. спектральных линий серии Лаймана и лаймановского континуума). Поэтому они характеризуются объёмным нагревом (фотоионизация УФ-излучением звезды) и объёмным охлаждением (в основном фотонами оптич. и ИК-диапазонов). Населённости уровней атомов водорода и гелия определяются в основном фоторекомбинациями и спонтанными переходами. Лишь для очень высоковозбуждённых состояний важны ударные процессы. Нижние уровни др. элементов заселяются гл. обр. электронными ударами. Распределение частиц по скоростям остаётся близким к Максвелла распределению с температурой, одинаковой для всех сортов частиц. Темп-ра диффузных З.НII обычно (7- 9).10³К. З.НII возникают в плотном газе с пылью, вокруг массивных звёзд, рождающихся в газопылевых комплексах. Такие З.НII явл. компактными З.НII. Постепенно газ и пыль разбрасываются в стороны излучением и звёздным, ветром молодой звезды. Размеры 3. НII увеличиваются, а газопылевой комплекс просветляется и З.НII со временем становится оптически наблюдаемой диффузной З.НII. Вначале она нестационарна - по веществу бежит волна ионизации - быстрый ионизационный фронт. Через неск. тыс. лет наступает приблизительный баланс рекомбинаций и фото-ионизации. Но давление нагретого вещества З.НII ещё намного выше, чем в окружающем газе, поэтому З.НII продолжает медленно расширяться. Перед ней возникает ударная волна, движущаяся по нейтральному газу и уплотняющая его. З.НII, расширяясь, медленно "поедает" этот плотный газ. Ионизационный фронт, встречая на своём пути неоднородности, огибает их, образуя замкнутые неионизованные участки высокой плотности - глобулы (рис.). В "тени" от глобул вещество обычно более холодное и тёмное (это т. н. слоновые хоботы). На границе уплотнений ионизованный газ имеет повышенную плотность и образует яркие ободки (римы). Обжатие вещества глобулы окружающим газом способствует звездообразованию в глобулах. Через неск. млн. лет, когда З.НII прекращает своё существование, в глобуле появляется звезда, освещающая вещество "слонового хобота" и создающая отражательную кометарную туманность. Горячие массивные звёзды имеют малое время жизни. После их угасания остаётся т. н. реликтовая З.НII, к-рая рекомбинирует за время ~10⁵/N лет. Продолжительность жизни наиболее крупных диффузных З.НII не превосходит 10⁶ лет.

Литература по зонам HII

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.