Из чего образуются звзды. Ещ Гершель обнаружил на фоне Млечного Пути тмные провалы, которые он называл дырами в небесах. В конце XIX в. на Ликской обсерватории США астроном Эдуард Барнард начал систематическое фотографирование неба. К 1913 г. он нашел около 200 тмных туманностей. По его мнению, они представляли собой облака поглощающей свет материи, а вовсе не промежутки между звздами, как считал Гершель.
Это предположение подтвердилось. Когда рядом с облаком межзвздного газа или внутри него горячей звезды, газ остатся холодным и не светится. Если бы облако содержало только газ, его могли бы и не заметить. Но помимо газа в межзвздной среде в небольшом количестве около 1 по массе есть мелкие тврдые частицы пылинки размерами около 1 мкм и меньше, которые поглощают свет далких звзд. Потому-то холодное облако и кажется тмным провалом в небесах.
Детальное изучение Млечного пути показало, что очень часто такие провалы встречаются в областях звздообразования, подобных туманностей Ориона. В 1946 г. американский астроном Барт Бок обнаружил на фоне светлых туманностей NGC 2237 в Единороге и NGC 6611 в Щите маленькие чрные пятна, которые назвал глобулами. Размер их от 0,01 до 1 пк. Они ослабляют свет лежащих за ними звзд в десятки и сотни раз. Это значит, что вещество глобул в тысячи раз плотнее окружающего их газа. Их масса оценивается в пределах от 0,01 до 100 масс Солнца.
После открытия глобул появилось убеждение, что сжимающиеся облака дозвздной материи уже найдены, что они-то и являются непосредственными предшественниками звзд. Но вскоре стала очевидной поспешность такого заключения. Дело в том, что оптические телескопы не дают полного представления о межзвздной среде с их помощью мы видим лишь горячие облака, нагретые массивными звздами как туманность Ориона, или маленькие тмные глобулы на светлом фоне. И те и другие довольно редкие образования.
Только созданные в 50-е годы радиотелескопы позволили обнаружить по излучению в линии 21 см атомарный водород, заполняющий почти вс пространство между звздами. Это очень разреженный газ примерно один атом в кубическом сантиметре пространства по меркам земных лабораторий - высочайший вакуум. Но поскольку размер Галактики огромен, в ней набирается около 8 млрд. солнечных масс межзвздного газа, или примерно 5 от е полной массы.
Межзвздный газ более чем на 67 по массе состоит из водорода, на 28 из гелия, и менее 5 приходится на все остальные элементы, самые обильные среди которых кислород, углерод и азот. Межзвздного газа особенно много вблизи плоскости Галактики. Почти весь он сосредоточен в слое толщиной 600 световых лет и диаметром около 30 кпк, или 100 тыс. световых лет это диаметр галактического диска. Но и в таком тонком слое газ распределн неравномерно. Он концентрируется в спиральных рукавах Галактики, а там разбит на отдельные крупные облака протяженностью в парсеки и даже в десятки парсек, а массой в сотни и тысячи масс Солнца.
Плотность газа в них порядка 100 атомов на кубический сантиметр, температура около -200С. Оказалось, что критические масса и радиус Джинса при таких условиях почти совпадают с массой и радиусом самих облаков, а это значит, что они готовы к коллапсу. Но главное открытие было ещ впереди. Астрономы подозревали, что при относительно высокой плотности и низкой температуре, царящей в межзвздных облаках, часть вещества должна объединяться в молекулы.
В этом случае важнейшая часть межзвздной среды недоступна наблюдениям в оптическом диапазоне. Начавшиеся в 1970 г. ультрафиолетовые наблюдения с ракет и спутников позволили открыть главную молекулу межзвздной среды молекулу водорода Н2. А при наблюдении межзвздного пространства радиотелескопами сантиметрового и миллиметрового диапазонов были обнаружены десятки других молекул, порой довольно сложных, содержащих до 13 атомов.
В их числе молекулы воды, аммиака, формальдегида, этилового спирта и даже аминокислоты глицерина. Как выяснилось, около половины межзвздного газа содержится в молекулярных облаках. Их плотность в сотни раз больше, чем у облаков атомарного водорода, а температура всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Именно при таких условиях возникают неустойчивые к гравитационному сжатию отдельные уплотнения в облаке массой порядка массы Солнца, и становится возможным формирование звзд. Ближайшие к нам области звздообразования это тмные облака в созвездиях Тельца и Змееносца.
Подальше расположен огромный комплекс облаков в Орионе.