Не секрет, что свое название туманные объекты получили именно за внешний вид — в подавляющем большинстве случаев в любительские телескопы они выглядят как нечеткие туманные пятнышки. К сожалению, буйство красок, как на картинках из интернета или замысловатость форм, как на фотографиях из популярных книжек, человеческому глазу недоступны, а лишь являются следствием преимущества фотографического способа регистрации перед визуальным. О том, как выглядят самые далёкие объекты в телескоп и посвящена эта статья.
Даже в такой огромный по любительским меркам инструмент, как рефлектор Ньютона поперечником 30 см удается различить окраску лишь у самых ярких туманностей. О том же как выглядят туманные объекты в любительские телескопы и будет рассказано ниже. Фотографии, которыми снабжена эта статья, равно как и прочие фотографии, увы, зачастую дают неправильное представление о виде космических объектов в телескоп. Эта разница принципиальна и неустранима в силу различия принципов действия приемников излучения — человеческого глаза и цифровой матрицы.
Существует несколько типов туманных объектов, поэтому совершенно очевидно, что и выглядеть они будут по-разному. Само понятие «туманные объекты» относится к любительскому лексикону, поскольку объединяет внутри себя подчас совершенно непохожие друг на друга структуры. Не будет большой ошибкой назвать туманными объектами те объекты Вселенной, которые не являются отдельными звездами. В этом смысле западное определение — deep sky objects (объекты глубокого космоса) — наиболее полно отражает сущность туманных объектов. Однако, поскольку звезды являются основным структурным элементом космоса, этакими атомами Вселенной, то и дип-скай объекты состоят с ними в том или ином родстве, в чем можно убедиться дальше по ходу повествования. Итак, перейдем к классификации туманных объектов.
Диффузные туманности
Как очевидно из названия, туманности — самый что ни на есть «туманный» класс объектов глубокого космоса. По своей сути это огромные облака разлитого в межзвездном пространстве газа, как правило, водорода. Он является первым химическим элементом и основным строительным материалом нашей Вселенной. Подобно земным облакам в атмосфере, диффузные туманности могут иметь совершенно произвольную форму и размер. Они бывают расплывчатыми или резко очерченными, за что и получили свое обозначение — диффузные.
Диффузные туманности светятся, переизлучая поглощенный свет расположенных рядом звёзд. Не лишним будет напомнить, что вне зависимости от цвета поглощенного излучения каждый химический элемент переизлучает свет совершенно определенной и свойственной только ему длины волны. А поскольку основным компонентом туманностей является водород, диффузные туманности светятся туманности красным цветом — цветом люминесценции (переизлучения) атомарного водорода.
Самым известным примером диффузной туманности является Большая Туманность Ориона или М42 по каталогу Мессье — хорошо заметное невооруженным глазом холодными зимними вечерами туманное облачко чуть ниже Пояса Ориона. Даже в самые скромные инструменты навроде полевых биноклей туманность представляет собой волшебное по красоте зрелище. Однако кроме десятка наиболее ярких представительниц, диффузные туманности очень трудны для наблюдения, особенно без специально подобранного инструментария. Поскольку туманности являются объектами весьма протяженными, то свет от них «размазан» по значительной площади небесной сферы, и, как следствие, поверхностная яркость, т. е. яркость в расчете на единицу площади довольно мала.
Для визуального наблюдения туманностей нужны инструменты как можно большего поперечника и светосилы. Оптимальным решением для большинства начинающих любителей астрономии в этом случае будут телескопы системы Ньютона на монтировке Добсона, предоставляющие максимум апертуры по минимальной цене. Также весьма дальновидным решением будет возможность обзавестись специальными светофильтрами, предназначенными для повышения контраста слабосветящихся объектов — OIII и UHC. Третьим условием, которое обязательно должно выполняться, является отсутствие светового загрязнения небосвода, поэтому все мало-мальски крупные города непригодны для удовлетворительного наблюдения диффузных туманностей.
Стоит заметить, что даже при соблюдении всех перечисленных условий и требований к поиску туманностей необходимо подходить со всей серьезностью и не ждать быстрых результатов. В частности, нужно овладеть техникой бокового зрения и рядом других приемов для повышения чувствительности глаза. В таком случае слабые туманности появятся как призрачные арки, волокна или филаменты, а иногда как довольно плотные сгустки небесного тумана. Разнообразию их форм нет предела, вследствие чего диффузные туманности очень любимы наблюдателями объектов глубокого космоса и получили множество собственных названий.
Зачастую туманности являются мощными центрами звездообразования — в их недрах холодная межзвездная пыль и газ концентрируется в так называемые глобулы, которые при дальнейшем гравитационном сжатии раскаляются до температур, при которых начинают протекать термоядерные реакции, становясь, таким образом новорожденными звездами. А ввиду того, что туманности огромны по своему размеру, то звезд зачастую образуется тоже несколько — от десятка до многих сотен. Зачастую при этом новообразованные светила объединяются гравитационными силами в относительно устойчивое образование — рассеянное звездное скопление — следующий тип туманных объектов.
Рассеянные скопления
Из всех туманных объектов к рассеянным скоплениям менее всего применим термин «туманные». По своей сути они представляют совокупность связанных общим происхождением и силами тяготения звезд. Нижняя граница между рассеянными скоплениями и кратными звездами довольно условна, однако, обычно принято считать рассеянными скоплениями системы, включающие десять и более членов. Что же касается верхней границы, то население рассеянных скоплений обычно не превышает нескольких тысяч.
Рассеянные скопления весьма разнообразны по своему возрасту, количеству звезд да и вообще по внешнему виду. Одним из самых ярких примеров (в прямом и переносном смысле) являются Плеяды — россыпь бриллиантов, украшающая наш северный небосвод осенними и зимними вечерами. Как и в случае с туманностью Ориона, наблюдение Плеяд даже в самый небольшой телескоп способно оставить впечатление на всю жизнь.
Количество рассеянных скоплений, доступных даже небольшому инструменту весьма велико, и для их наблюдения сгодится любой телескоп или оптическая труба. Вид рассеянных скоплений напрямую связан с «калибром» телескопа, его увеличением и, разумеется, с особенностями строения самого скопления. К примеру, очень далекие далекие скопления часто выглядят туманными пятнышками из-за того, что свет звезд, их образующих слишком слаб по отдельности, и для глаза он сливается в единое целое. Однако стоит использовать увеличение в пару раз выше и облачко звездного тумана распадается на отдельные искорки, переливающиеся, словно алмазная пыль. Бывают рассеянные скопления не слишком густонаселенные, но от этого не менее прекрасные, бывают богатые на звезды, бывают скопления с большой и маленькой разницей в блеске звезд, их составляющих. Встречаются скопления даже с зачатками некоей внутренней структуры.
Рассеянные скопления — прекрасный выбор даже для городских условий и небольших телескопов.
В отдельных случаях рассеянные скопления могут наблюдаться в совокупности с породившей их газопылевой туманностью. Как правило, это относится к весьма юным объектам.
Пылевые туманности
Космическая пыль является не менее важной составляющей регионов звездообразования — в основном именно из нее формируются звезды и планетные системы. Представить себе диффузную туманность без следов пыли практически невозможно, вследствие чего такие туманности совершенно справедливо называются не газовыми, а газопылевыми. Другое дело, что пыль в них проявляется не столь очевидно, особенно для новичков в любительской астрономии.
Космическая пыль, в отличие от газа не способна люминесцировать под действием излучения ярких звезд, зато она способна это излучение поглощать. Пылевая туманность может быть обнаружена как темный «провал» на фоне более светлой туманности — одним из ярких (или скорее «темных») примеров этого является пылевой шлейф, визуально разделяющий единую туманность Ориона на две части — М42 и М43. Иногда пылевые туманности проявляют себя, выделяясь на фоне млечного пути, примером такой проекции может служить туманность Змея в созвездии Змееносца.
Понятно, что для того, чтобы рассмотреть пылевые вкрапления на фоне более светлой туманности нужно для начала увидеть эту самую светлую туманность, что само по себе является делом, как правило, непростым. Для наблюдения темных пылевых туманностей весьма желателен телескоп от 150 мм в диаметре, само же их число (в сравнении с числом других объектов) невелико.
В отдельных случаях, когда пылевая туманность располагается за ярким источником света, например, горячей звездой, она может отражать ее свет, становясь видимым объектом. Такие туманности называются отражательными, а выглядят они очень похоже на диффузные. Различие становится заметным лишь на фотографиях — диффузные туманности приобретают розовато-красные оттенки переизлученного света, а отражательные светятся голубым или белым цветом освещающих их звезд.
Планетарные туманности
Эволюция каждой звезды неразрывно связана с объектами глубокого космоса. Каждая звезда, включая Солнце, зародилась в огромном газопылевом облаке. Каждая звезда закончит свой жизненный цикл, оставив после себя другой тип дип-скай объектов — планетарную туманность или остаток сверхновой.
Небольшие звезды навроде нашего Солнца эволюционируют весьма долго — несколько миллиардов лет, спокойно перерабатывая основное свое топливо — водород в гелий. Когда ресурс водорода подходит к концу, начинает «сжигаться» сам гелий, звезда при этом становится красным гигантом. Когда и этот ресурс подходит к концу, внешние слои раздувшейся звезды довольно плавно отделяются от ядра и, непрерывно расширяясь в межзвездном пространстве образуют так называемую планетарную туманность.
Эти объекты в телескоп видны как крохотные пятнышки или даже колечки, напоминающие размером диски планет, за что и получили свое название. В силу своего маленького видимого размера (что неудивительно, ведь истинные поперечники туманностей сравнимы с поперечником Солнечной системы) планетарные туманности обладают довольно высокой поверхностной яркостью и могут наблюдаться в инструменты от 6 см апертуры. Правда в небольшие телескопы многие планетарные туманности выглядят скорее как туманные звездочки, нежели объекты, обладающие структурой.
Подлинная красота планетарных туманностей раскрывается при больших увеличениях (выше 100 крат). Становится доступно разнообразие форм: тут и диски, и колечки, и шарики. Также в силу своей высокой контрастности планетарные туманности зачастую обладают собственными оттенками, иногда угадывающимися в любительские инструменты, как правило, зеленоватыми или голубоватыми. В некоторых случаях удается рассмотреть центральную звездочку — белый карлик. Фактически, это уцелевшее ядро породившей туманность звезды.
Остатки сверхновых
Если масса звезды в несколько раз превышает солнечную, ее эволюция протекает более энергично и заканчивается грандиозной катастрофой — взрывом сверхновой звезды. В отличие от плавного высвобождения планетарной туманности вещество взорвавшейся звезды разлетается с гигантскими скоростями и выделением колоссального количества энергии.
Туманности, образованные взрывом сверхновых, в силу высокой интенсивности расширения являются короткоживущими объектами — в космическом масштабе, конечно. Время их существования измеряется несколькими тысячами лет, поэтому неудивительно, что для наблюдения любительскими средствами доступно очень ограниченное количество остатков сверхновых. Самым известным из них является Крабовидная туманность — слабое туманное пятнышко (для сильного бинокля) в созвездии Тельца. В 2054 году этой туманности исполнится ровно тысяча лет — представьте только, что за такой незначительный промежуток времени ее вещество сумело расшириться настолько, что стало заметно с расстояния в 6500 световых лет.
Шаровые скопления
Шаровые скопления представляют собой огромные по своей многочисленности популяции звезд, насчитывающие многие десятки тысяч членов. Они получили свое название благодаря почти правильной сферической форме распределения звезд. Все объекты этого рода очень похожи друг на друга, отличаясь только только степенью концентрации звездной плотности к центру скопления и степенью эллиптичности.
Эти объекты являются довольно старыми, насчитывающими миллиарды лет образованиями, и, как следствие, очень устойчивыми. Возраст шаровых скоплений сравним с возрастом нашей Галактики, однако, не совсем понятен механизм их возникновения. Шаровые скопления являются неотъемлемой частью многих галактик, располагаясь в так называемой сферической составляющей — в отличие от туманностей и скоплений, предпочитающих концентрироваться в области галактического диска.
Число шаровых скоплений в нашей Галактике составляет несколько сотен, многие из них хорошо заметны в бинокли и небольшие телескопы, а отдельные (особо темными и ясными ночами) доступны невооруженному глазу. В телескоп шаровые скопления выглядят словно бусинки и жемчужины, сотканные из тончайшего звездного тумана, и являются объектами, если можно выразиться, «средней сложности». Инструменты начиная от 10 см в диаметре предоставляют возможность разделить края наиболее близких шаровых скоплений на отдельные звездочки при больших увеличениях — вид такой звездной пыли практически на пределе видимости является очень эффектным зрелищем.
Несмотря на то, что фотографии шаровых скоплений очень похожи друг на друга, наблюдения в телескопы поперечником 130 мм и выше при высоких увеличениях позволяют рассмотреть особые «рисунки», образованные цепочками плохо разрешившихся звездочек, что составляет дополнительный интерес.
Галактики
Галактики — это огромные звездные города, основная структурная единица макрокосмоса, наиболее многочисленный и, на мой взгляд, самый интересный класс дип-скай объектов. Они являются устойчивыми системами многих миллиардов звезд, сотен шаровых скоплений, тысяч рассеянных скоплений и туманностей. Всё убранство небосвода, что доступно нам ясными ночами принадлежит нашей галактике. Чтобы выделить её среди других, её так и называют — Галактикой (с большой буквы). Наша галактика имеет и собственное название — Млечный Путь — в отличие от млечного пути, как небесного объекта, название которого пишется строчными буквами.
Галактики можно условно разделить на несколько групп в зависимости от их формы: спиральные, эллиптические и неправильные. Эти термины не нуждаются в пояснении, они довольно точно отражают вид этих дип-скай объектов. Стоит лишь заметить, что в действительности классификация и морфология галактик куда более сложна.
Ярчайшим внегалактическим объектом для отечественных наблюдателей является Туманность Андромеды. Это единственный объект на северном небе, не являющийся частью нашей Галактики, заметный невооружённым глазом. Эта галактика выглядит как небольшое туманное пятнышко в созвездии АндрЭта спиральная галактика располагается в 2 миллионах световых лет от нашей. Небольшие телескопы и бинокли показывают туманный овал с увеличением плотности к центру и ярким ядром. Величественности картине добавляют две карликовые эллиптические галактики-спутницы: М32 и М110. Они выглядят крохотными комочками тончайшего небесного тумана. В телескопы крупнее, около 15 см диаметром, становится угадываться структура этой крупной галактики.
Галактики являются непростыми объектами для наблюдения любительскими средствами. Но даже скромный 70-мм рефрактор покажет практически все их разновидности. Эти объекты в телескоп будут выглядеть похоже — как еле заметные туманные пятнышки — вытянутые, почти круглые или в виде черточек. Инструменты среднего калибра (150-200 мм) покажут наиболее яркие черты многих галактик: большое или маленькое ядро, в отдельных случаях — намеки на спиральные рукава, темные провалы или, напротив, наличие более ярких деталей в зыбком туманном свечении. Количество галактик, доступных такому инструменту исчисляется многими сотнями, а для того, чтобы пронаблюдать их все потребуется несколько лет — проверено на личном опыте.
