Medzvezdni oblak: definicija, H I, H II in molekularni oblaki

Medzvezdni oblak je lokalno gostejši del medzvezdnega medija (ISM) od povprečja. Predstavlja snov (plin in prah) ter sevanje v prostoru med zvezdnimi sistemi v galaksiji in je ključni del cikla materije v galaksijah: nastane, evolvira, sodeluje pri nastajanju zvezd in se ponovno razprši ali obogati z energijo in snovjo umirajočih zvezd.

Sestava in nastanek

Oblak je sestavljen iz plina (pretežno vodika in helija), plazme v ioniziranih področjih ter prahu in težjih elementov, ki jih običajno povezujemo z zvezdnim jedrom in predhodnimi generacijami zvezd. Snov v medzvezdnih oblakih izvira iz več virov: iz postopnega izmetavanja plina in prahu iz zvezd (npr. iz rdeče orjakinje in planetarynih meglic), iz eksplozij supernov, iz zgoščevanja že obstoječega medzvezdnega medija ter iz trkov in stiskanja plinastih tokov v galaktičnem disku.

Medzvezdni oblaki se pojavljajo tako v naši kot v drugih galaksijah in imajo zelo različno velikost, maso in gostoto: od majhnih temnih tolmunov (Bokovih globul) do velikih oblakov, dolgih več deset ali več sto parsekov in masivnih dovolj za nastanek stor milijonov zvezd.

Faze vodika v oblaku: H I, H II in molekularni oblaki

Vodík, kot najpogostejši element, se v oblaku pojavlja v treh glavnih oblikah:

• je nevtralna, zato spada v regijo H I; H I področja običajno vsebujejo hladnejše (tens do sto K) ali toplejše (tisoč–več tisoč K) nevtralne pline z nizko do srednjo gostoto.
• ionizirana ali plazemska, zaradi česar je to območje H II; H II regije so tople (približno 8.000–10.000 K) in nastanejo ob močni ultravijolični obsevanosti mladih vročih zvezd, pogosto so vidne kot svetle meglice (npr. Orionova meglica).
• molekularni (molekularni oblaki), kjer se vodik poveže v molekule (H2) v hladnih in gostih jedrih oblakov; ti predeli so glavni kraj nastajanja zvezd.

Nevtralne in ionizirane oblake včasih imenujemo tudi razpršeni oblaki, saj so bolj razpršeni in manj gosto zgoščeni kot molekularni oblaki.

Lastnosti po regijah (povzetek)

• H I (nevtralni): zaznaven po 21 cm radijskem prehodu; gostota lahko od ~0,1 do nekaj deset delcev na cm3; temperature od nekaj deset do več tisoč K (obstajata hladna in topla komponenta).
• H II (ionizirani): nastane okoli mladih vročih zvezd (O in B); temperature okoli 8.000–10.000 K; gostote od 1 do 10^4 delcev na cm3; močno oddaja v optičnem (emisijske črte) in radijskem območju.
• Molekularni oblaki: hladni (10–30 K) in gosto zgoščeni (od ~100 do >10^6 delcev na cm3 v jederih); pogosto vsebujejo molekule, kot je CO, ki jih uporabljamo za opazovanje; velikani teh oblik (giant molecular clouds) lahko obsegajo desetine do sto parsekov in nosijo mase od 10^4 do >10^6 mase Sonca.

Vloga pri nastanku zvezd in galaktičnem ciklu

Molekularni oblaki so glavno mesto, kjer gravitacijsko kolabirajo posamezna gosto zgoščena jedra in nastanejo protostare, kasneje pa zvezde. Proces nastajanja zvezd je uravnavan z magnetnimi polji, turbulenco, sevanjem zvezd in povratnimi učinki (stellar feedback) — močni vetrovi, ultravijolično sevanje in supernove lahko oblake razžarijo ali potisnejo v nove valove zgoščevanja, s čimer se sproži naslednja generacija zvezd.

Kako jih opazujemo

• H I: po 21 cm (radio) nevtralnemu vodiku.
• Molekularni oblaki: posredno z emisijskimi črtami CO (npr. 2,6 mm), ter z infrardečo emisijo prahu; za jedra, kjer nastajajo zvezde, uporabljamo tudi submilimetrske opazovalne tehnike.
• H II: optične emisijske črte (npr. Hα), radio in infrardeče opazovanje.

Medzvezdni oblaki so torej dinamični, večfazni objekti, ključni za kemijsko obogatenje galaksij in za cikle rojstev in smrti zvezd, katerih nadaljnja raziskava pojasnjuje strukturo in razvoj galaksij kot celote.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je medzvezdni oblak?

V: Kako nastane medzvezdni oblak?

V: Iz česa je sestavljen medzvezdni oblak?

V: Katere so različne vrste medzvezdnih oblakov?

V: Kaj je območje H I?

V: Kaj je območje H II?

V: Kako se imenujejo nevtralni in ionizirani oblaki?

Išči po črki