Планетарные туманности

Фотография планетарной туманности NGC 7293 ("Улитка" в созвездии Водолея), которая находится на расстоянии 70 пк. В центре туманности видна слабая звезда - её ядро, от которого около 104 лет назад отделилась газовая оболочка туманности. Современный размер NGC 7293 - около 0,2 пк. Туманность очень слаба, и все видимые на снимке детали - результат длительной экспозиции на крупном телескопе.

Оболочка П. т. и её ядро генетически связаны. Оболочка П. т. - полностью ионизованное газовое образование с электронной темп-рой 10-12 тыс. К, хим. состав к-рого соответствует ср. космич. обилию элементов (см. Распространенность элементов). Небольшая примесь пылевых частиц ответственна за интенсивное излучение П. т. в далёкой ИК-области спектра. П. т. свойствен характерный эмиссионный спектр излучения, отличающийся от спектров галактич. диффузных туманностей большим возбуждением излучающих атомов и молекул. Наиболее интенсивные линии оптич. спектра - запрещённые спектральные линии ионов OIII (дублет с длинами волн 4959 и 5007 ), наблюдаются линии CIV, OV и даже OVI (потенциал возбуждения 79 эВ). Радиоизлучение П. т. - тепловое; в нек-рых из них замечено слабое радиоизлучение молекул СО. Свечение оболочки возбуждается УФ-излучением ядра.

Ср. масса оболочки П. т. - ок. 0,1 Осн. масса оболочки П. т. сосредоточена в плотной тороидальной структуре. Периферийная часть оболочки более разрежена, и образующий её газ менее возбуждён. Всё многообразие видимых форм П. т. возникает, вероятно, вследствие проекции тороидальной структуры на небесную сферу под разными углами.

Оболочки П. т. расширяются в окружающее пространство со скоростями 20-40 км/с под действием внутр. давления горячего газа. По мере расширения оболочка становится разреженней, её свечение ослабевает, и в конце концов она становится невидимой. Длительность жизни П. т. в наблюдаемой фазе - ок. 20 000 лет. За это время их линейные радиусы возрастают в среднем от до см (от 0,015 до 0,15 пк) и более, а ср. концентрация частиц уменьшается от до менее чем см^-3.

Ядра П. т. представляют собой горячие звёзды раннего спектрального класса, претерпевающие значит, изменения за время жизни туманности. Непрерывные спектры ядер близки к спектру абсолютно чёрного тела. Темп-ры ядер обычно составляют 50-100 тыс. К. За время существования П. т. линейные радиусы ядра убывают от 10 до 0,03 , болометрич. светимости - от до 3 , а спектры изменяются от сложных эмиссионно-абсорбционных спектров звёзд типа Вольфа-Райе или Of до спектров субкарликов класса О. Ядра старых П. т. близки к белым карликам, но вместе с тем значительно горячее и ярче типичных объектов такого рода. Массы ядер определяются из косвенных соображений; считается, что они близки к 1. Среди ядер встречаются двойные звезды.

П. т. концентрируются к галактич. экватору и к направлению на галактический центр. По своим пространственно-кинематич. характеристикам они подобны объектам старой фракции молодого галактич. населения (населения I типа). Их полное число в Галактике может достигать неск. сотен тысяч.

Механизм образования П. т. пока не вполне ясен. Считается, что они возникают из красных гигантов умеренной массы с вырожденным ядром и двойным слоевым термоядерным источником энергии (см. Эволюция звезд). Отделение оболочки происходит, вероятнее всего, в результате единичного выброса с малой начальной скоростью.

П. т. обогащают галактич. межзвёздную среду веществом норм. хим. состава, суммарное количество к-рого может достигать 1-2 в год.

П. т. являются источниками жёсткого УФ-излучения с суммарной мощностью ~ 10⁴² эрг/с.

Лит.:
Адлер Л., Лиллер У., Планетарные туманности, пер. с англ., М., 1971; Мартынов Д.Я., Курс общей астрофизики, 3 изд., М., 1979; Хромов Г. С., Планетарные туманности; физика, эволюция, космогония, М. (в печати).

(Г.С. Хромов)