Кіріспе

Жұлдызаралық бұлттың түрі – молекулалық бұлт, кейде жұлдыздық балабақша деп аталады (егер ішінде жұлдыздар пайда болса), – жұлдызаралық кеңістіктегі бұлттың бір түрі. Оның тығыздығы мен мөлшері сіңіру тұмандықтарының, молекулалардың (көбінесе молекулалық сутегі, H2) және H II аймақтарының қалыптасуына жағдай жасайды. Бұл, иондалған газдан басым құралған жұлдызаралық ортаның басқа аймақтарынан өзгеше. Молекулалық сутегін инфрақызыл және радиобайқаулар арқылы анықтау қиын болғандықтан, H2-нің болуын анықтау үшін көміртек оксиді (CO) көбінесе қолданылады. CO сәулеленуі мен H2 массасы арасындағы қатынас тұрақты деп саналады, бірақ кейбір басқа галактикаларды байқағанда осы болжамға күмән тудыруға болады. Молекулалық бұлттардың ішінде көп мөлшерде шаң мен газ ядролары орналасқан, тығыздығы жоғары аймақтар болады, олар "үйірмелер" деп аталады. Егер гравитациялық күштер шаң мен газдың құлауына жеткілікті болса, осы үйірмелер жұлдыздардың пайда болуының бастамасы болып табылады.

Зерттеу және зерттеу

Молекулалық бұлттарды ашу тарихы радиоастрономия мен астрохимияның дамуымен тығыз байланысты. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде ғалымдардың шағын жиынында Хенк ван де Хюльст нейтралды сутек атомы анықталатын радиосигналды таратуы керек екенін алғаш рет есептеп шығарғанын хабарлады. Бұл жаңалық молекулалық бұлттарды табуға бастайтын зерттеулердің маңызды қадамы болды. Соғыс аяқталғаннан кейін, және АҚШ-та Янски мен Ребер жасаған алғашқы радиоастрономиялық байқаулар туралы білген голландиялық астрономдар, немістердің бұрынғы ескерту радиолокациялық жүйесі ретінде пайдаланған, бірақ радиотелескоптарға айналдырылған, Голландия жағалауындағы табақ тәрізді антенналарды қайта қолданды, соның арқасында кеңістіктің тереңдігінде сутек сигналын іздеу басталды. Нейтралды сутек атомы – орбитасында электронмен бірге протоннан тұрады. Протонның да, электронның да спиндік қасиеттері бар. Спин күйі параллельден антипараллельге ауысқанда, энергия төмендейді, ал атом артық энергияны 1420.405 МГц жиілігіндегі спектрлік сызық түрінде сәулелендіру арқылы жояды.

Пайда болуы

Құс жолының ішінде молекулалық газ бұлттары жұлдызаралық ортаның (ЖЖО) көлемінің бір пайызынан азын құрайды, бірақ оның ең тығыз бөлігі болып табылады. Молекулалық газдың басым бөлігі Құс жолының орталығындағы сақинада шоғырланған (Күн орталықтан шамамен 8,5 килопарсек қашықтықта). Галактиканың кең ауқымды СО карталары осы газдың орналасуы галактиканың спиральді қолдарымен сәйкес келетінін көрсетеді. Молекулалық газдың спиральді қолдарда басым түрде кездесуі молекулалық бұлттардың 10 миллион жылдан кем уақыт ішінде пайда болып, жойылатынын көрсетеді – бұл материалдың қол аймағынан өтуіне қажетті уақыт. Галактика жазықтығына перпендикуляр, молекулалық газ галактикалық дискінің тар ортаңғы жазықтығында орналасқан, оның ерекше масштабтық биіктігі шамамен 50–75 парсек, бұл ЖЖО-ның жылы атомдық (130–400 парсек) және жылы иондалған (шамамен 1000 парсек) газ компоненттерінен әлдеқайда кішкентай. Иондалған газдың таралуынан ерекшелік ретінде H II аймақтары жатады, олар жас, массивті жұлдыздардың қарқынды сәулеленуінен молекулалық бұлттарда пайда болатын ыстық иондалған газдың көпіршіктері болып табылады; және олар молекулалық газбен салыстырылатын тік таралымға ие. Молекулалық газдың осы таралуы үлкен қашықтықтарда орташаланады; алайда газдың ұсақ масштабтағы таралуы өте ретсіз, оның көп бөлігі дискретті бұлттар мен бұлт кешендерінде жинақталған. Газдың көп бөлігі молекулалық күйде кездеседі. Молекулалық бұлттың көзге көрінетін шекарасы бұлттың тиімді аяқталатын жері емес, молекулалық газдың жылдам өту кезінде атомдық газға айналып, массаның «қабықтарын» құрайтын жері, бұл бұлт құрылымының шетіне ұқсас әсер береді. Құрылымы әдетте қалыпсыз және жіп тәрізді болады. Космикалық шаң және жұлдыздардан шығатын ультракүлгін сәулелену газ мен бағаналық тығыздығын ғана емес, сонымен қатар бұлттың молекулалық құрамын анықтайтын маңызды факторлар болып табылады. Шаң ішкі молекулалық газды ультракүлгін сәулеленуден қорғайды, оның ыдырауын болдырмайды. Ультракүлгін фотондардың тудырған ыдырауы бұлттың ішіндегі молекулалық материалды атомдық күйге қайтарудың негізгі механизмі болып табылады. Молекулалық бұлттың бір аймағындағы молекулалық мазмұн сәулелену өрісінің өзгеруіне және шаңның қозғалысына байланысты тез өзгеруі мүмкін. Молекулалық бұлтты құрайтын газдың көп бөлігі молекулалық сутегі, ал көміртек моноксиді екінші ең көп таралған қосылыс болып табылады. Астрономдар молекулалық бұлттың қалыптасуының екі мүмкін механизмін ұсынды: газ қабатындағы бұлттың өсуі және гравитациялық тұрақсыздық галактикаға таралады. Тездету теориясының модельдері оның бұлттың қалыптасуының негізгі механизмі бола алмайтынын көрсетті, себебі молекулалық бұлттың қалыптасуына өте ұзақ уақыт кетеді, бұл мұндай құрылымдардың орташа өмір сүру мерзімінен асып түседі. Бұл процесс бұлттың шамамен 2% массасы жұлдыздарға айналғаннан кейін басталады. Жұлдыздық желдер де бұлттардың таралуына әсер етеді. Бұлттардың қалыптасуы мен жойылуы циклі жұлдыздар таратып жіберген газ салқындап, гравитациялық тұрақсыздық әсерінен жаңа бұлттарға тартылғанда аяқталады. Сутегінің жануы ауырлық күшін жеңіп, гидростатикалық тепе-теңдік құру үшін жеткілікті жылу тудырады. Бұл кезеңде протожұлдыз пайда болады және ол өз айналасындағы бұлттан газ бен шаңды жинап алуын жалғастырады. Жұлдыз қалыптасу аймақтарының бірі – Таурус молекулалық бұлты, өйткені ол Жерге жақын орналасқан (140 пк немесе 430 жарық жылы қашықтықта), бұл оны молекулалық бұлттар мен жұлдыз қалыптасу арасындағы байланыс туралы деректер жинау үшін тамаша нысанға айналдырады. Таурус молекулалық бұлтының ішінде Т Таури жұлдыздары орналасқан. Бұл – өздерінің айналасындағы бұлттан газ бен шаңды жинап жатқан, жұлдыздық дамудың ерте кезеңіндегі өзгермелі жұлдыздар класы. Жұлдыз қалыптасатын аймақтарды бақылау астрономдарға жұлдыз эволюциясы туралы теорияларды дамытуға көмектесті. Көптеген О және В типті жұлдыздар молекулалық бұлттарда немесе олардың жанында байқалды. Бұл жұлдыз түрлері I популяциясына жатады (кейбіреулері 1 миллион жылдан кіші), сондықтан олар туған жерінен алыс қозғалмауы мүмкін. Бұл жас жұлдыздардың көпшілігі бұлт шоғырына кіріп, оның ішінде жұлдыздар қалыптасқанын көрсетеді. Күн массасынан 10 мың есе көп молекулалық газдың кең жиынтығы алып молекулалық бұлт (АМБ) деп аталады. АМБ диаметрі шамамен 15–600 жарық жылы (5–200 парсек), типтік массасы 10 мыңнан 10 миллион күн массасына дейін. Күн маңындағы орташа тығыздық куб сантиметріне бір бөлшеке болса, АМБ-нің орташа көлемдік тығыздығы шамамен оннан мың есе жоғары. Күн АМБ-ден әлдеқайда тығыз болғанымен, АМБ-нің көлемі соншалықты үлкен болғандықтан, ол Күнден әлдеқайда көп массаға ие. АМБ-нің ішкі құрылымы жіптердің, жамылғылардың, көпіршіктердің және қалыпсыз түйірлердің күрделі үлгісі болып табылады. Жіптердің маңызды бөлігінде протожұлдыздық және жұлдыздық ядролар бар, бұл жіптердің гравитациялық байланысқан ядролардың қалыптасуындағы маңызды ролін көрсетеді. Жіптер мен түйірлердің ең тығыз бөліктері молекулалық ядролар деп аталады, ал ең тығыз молекулалық ядролар тығыз молекулалық ядролар деп аталады және куб сантиметріне 104-тен 106 бөлшекеге дейін тығыздыққа ие. Типикалық молекулалық ядролар CO арқылы, ал тығыз молекулалық ядролар аммиак арқылы іздестіріледі. Молекулалық ядролардың ішіндегі шаңның концентрациясы әдетте фондық жұлдыздардан шыққан жарықты тоқтатуға жеткілікті, сондықтан олар қара тұмандықтар ретінде силуэтте көрінеді. АМБ соншалықты үлкен болғандықтан, жергіліктілері шоқжұлдыздың маңызды бөлігін жабуы мүмкін; сондықтан олар көбінесе осы шоқжұлдыздың атымен аталады, мысалы, Орион молекулалық бұлты (ОМБ) немесе Таурус молекулалық бұлты (ТМБ). Бұл жергілікті АМБ Күннің маңындағы сақинада орналасқан және Гоулд белдесімен сәйкес келеді. Галактикадағы ең массивті молекулалық бұлттар жиынтығы галактикалық орталықтың 120 парсек радиусындағы асимметриялық сақинаны құрайды; осы сақинаның ең ірі компоненті – Сагиттариус B2 кешені. Сагиттариус аймағы химиялық жағынан бай және көбінесе жұлдызаралық кеңістікте жаңа молекулаларды іздеуге тырысатын астрономдар үшін үлгі ретінде қолданылады.

Кішкентай молекулалық бұлттар

Күн массасынан бірнеше жүз есе аз массасы бар, гравитациялық байланыстағы оқшауланған шағын молекулалық бұлттар Бок глобулалары деп аталады. Шағын молекулалық бұлттардың ең тығыз бөліктері ГМК-дағы молекулалық ядролармен тең келеді және көбінесе бір зерттеулерге қосылады.

Жоғары кеңістіктегі диффузиялық молекулалық бұлттар

1984 жылы IRAS жаңа типтегі таралған молекулалық бұлтты анықтады. Бұл галактиканың жоғары ендіктерінде көрінетін, жіп тәрізді таралған бұлттар болатын. Осы бұлттардың тығыздығы бір куб сантиметрге 30 бөлшекке жетеді.