H II regionas astronomijoje: apibrėžimas, savybės ir žymūs pavyzdžiai

Atraskite H II regionus astronomijoje: kas jie, jų savybės ir žymūs pavyzdžiai (Oriono migla, 30 Doradus, NGC 604) — įdomios mokslinės ir vizualios įžvalgos.

H II regionas — tai sritis, kurioje dauguma vandenilio atomų yra jonizuoti (elektronai atskirti nuo protonų), todėl žymi intensyvią jonizuotą aplinką. Tokias zonas sukuria karštos, masyvios mėlynosios žvaigždės (ypač O ir B tipo), kurių gausus ultravioletinės spinduliuotės srautas ištroško elektronus iš vandenilio atomų. Dėl to H II regionai yra ryškūs emisijos obektai, skleidžiantys tipiškas spektrines linijas, pavyzdžiui, Hα, [O III], [N II] ir [S II].

Savybės ir fizika

Fizikine prasme H II regionas susidaro, kai jonizuojančių fotonų sklaida pasiekia pusiausvyrą su rekombinacijos procesu (kai elektronai sulimpa su protonais). Tokiam regionui apibūdinti naudojamas Strömgreno rutulio (Strömgren sphere) sąvoka — tai sferinė zona, kurioje jonizacijos ir rekombinacijos balansas nustato regiono dydį.

• Temperatūra: electronų temperatūra dažniausiai yra apie 6 000–12 000 K (dažnai ~8 000–10 000 K).
• Tankis: H II regionų elektronų tankis labai kinta — nuo ultrakompaktiškų zonų (>10^4 cm−3) iki difuzinių sričių (<10 cm−3).
• Dydis: nuo kompaktiškų (mažiau nei parsekas) iki milžiniškų regionų, kurių skersmuo gali siekti kelis šimtus šviesmečių.
• Emisija: H II sritys matomos optinėse emisijos linijose (pvz., Hα), radijo visų laisvųjų elektronų spinduliavime (free–free), taip pat infraraudonajame spektre iš šilto dulkių spinduliavimo.

Formavimasis ir evoliucija

Žvaigždės susidaro dideliuose molekulinių debesų tankiuose. Kai regione susiformuoja vienas ar daugiau masyvių žvaigždžių, jų intensyvus ultravioletinis spinduliavimas dujų aplinkoje jas jonizuoja ir sukuria H II sritį. Tokios žvaigždės yra trumpaamžės — jų gyvavimo trukmė paprastai yra tik keli milijonai metų. Per šį laiką per H II regioną gali gimti tūkstančiai žvaigždžių, po kurių dažnai lieka žvaigždžių telkinys.

Evoliucijos pabaigoje supernovų sprogimai ir stiprūs masyviausių žvaigždžių žvaigždžių vėjai išpučia ar išnaikina regiono dujas, atverdami vietą naujiems objektiems ir palikdami atvirus žvaigždžių spiečius, pavyzdžiui, Plejados.

Skirtingi tipai

• Ultrakompaktiškos H II sritys: labai jaunos, labai tankios sritys aplink naujai išsiveržusias masyvias žvaigždes.
• Klasikinės (difuzinės): didesnės, mažesnio tankio regionai, dažnai matomi spiralinių galaktikų atšakose.
• Milžiniškos (giant) H II sritys: apima dešimtis ar šimtus parsekų ir gali turėti dešimtis tūkstančių žvaigždžių (pvz., žemiau pateikti pavyzdžiai).

Stebėjimai ir reikšmė astronomijoje

H II regionai yra svarbūs keliais aspektais:

• Jie leidžia matyti aktyvią žvaigždžių formaciją ir nustatyti žvaigždžių gimimo vietas.
• Spektroskopija emisijos linijų pagrindu suteikia informaciją apie regiono cheminę sudėtį (metalumą), elektronų temperatūrą ir tankį; tai ypač naudinga galaktikų evoliucijos tyrimams.
• Ekstragalaktinės H II sritys naudojamos kaip atstumo indikatoriai ir spinduliuotės šaltiniai, padedantys nustatyti žvaigždžių susidarymo intensyvumą bei galaktikų chemines savybes.

Kur randami H II regionai

H II sritys dažniausiai aptinkamos spiralinėse ir netaisyklingose galaktikose, kur gausu šalto vandenilio ir vyksta aktyvus žvaigždžių formavimasis. Elipsinėse galaktikose, kur trūksta šių medžiagų ir naujų žvaigždžių formavimosi, H II sričių beveik nėra. Pavyzdžiui, spiralinėse galaktikose, tokiose kaip Pieno kelias, H II sritys dažnai susitelkia spiralinėse atšakose, o netaisyklingose galaktikose jos gali būti pasiskirsčiusios atsitiktinai.

Žymūs pavyzdžiai

Keletas gerai žinomų H II regionų, kuriuos dažnai mini astronomai:

• Oriono migla – vienas pirmųjų ir ryškiausių H II regionų, pastebėtas jau XVII a.
• Arklio galvos migla – įdomios formos tamsioji danga ir šalia esantis emisijos regionas.
• 30 Doradus regione Didžiajame Magelano debesyje — labai didelis ir aktyvus žvaigždžių formavimosi kompleksas.
• NGC 604 Triangulo galaktikoje — vienas didžiausių žinomų H II regionų, kuriame ryški masyvių žvaigždžių populiacija.

Apibendrinant, H II regionai yra trumpalaikės, bet labai informatyvios žvaigždžių formacijos sritys, kurios atskleidžia tiek vietinius fizikos procesus (jonizaciją, rekombinaciją, vėjo ir supernovų poveikį), tiek platesnius galaktikų evoliucijos ir cheminės sudėties aspektus.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra H II regionas?

K: Kaip susiformuoja šie regionai?

K: Kokio dydžio gali būti H II regionai?

K: Kada buvo atrastas pirmasis žinomas H II regionas?

K: Kas laikui bėgant vyksta su H II regionu?

K: Kur galime rasti ekstragalaktinių H II regionų?

Klausimas: Ar yra kokių nors ypač didelių H II regiono pavyzdžių?

Paieška pagal raidę