Жизнь черного облака. Молекулярные облака устроены значительно сложнее, чем знакомые нам облака водяного пара в земной атмосфере. Снаружи молекулярное облако покрыто толстым слоем атомарного газа, поскольку проникающее туда излучение звзд разрушает хрупкие молекулы. Но находящаяся в наружном слое пыль поглощает излучение, и глубже, в тмных недрах облака, газ почти полностью состоит из молекул.
Структура облаков постоянно изменяется под действием взаимных столкновений, нагрева звздным излучением, давления межзвздных магнитных полей. В разных частях облака плотность газа различается в тысячу во столько же раз вода плотнее комнатного воздуха. Когда плотность облака или отдельной его части становится настолько большой, что гравитация преодолевает газовое давление, облако начинает неудержимо коллапсировать.
Размер его уменьшается вс быстрее и быстрее, а плотность растт. Небольшие неоднородности плотности в процессе коллапса усиливаются, и в итоге облако фрагментирует, т.е. распадается на части, каждая из которых продолжает самостоятельное сжатие. При коллапсе возрастают температура и давление газа, что препятствует дальнейшему увеличению плотности. Но пока облако прозрачно для излучения, оно легко остывает и сжатие не прекращается. Большую роль в дальнейшем играет космическая пыль. Хотя по массе она составляет всего 1 межзвздного вещества, это очень важный его компонент.
В тмных облаках пылинки поглощают энергию газа и перерабатывают е в инфракрасное излучение, которое легко покидает облако, унося излишки тепла. Наконец из-за увеличения плотности отдельных фрагментов облака газ становится менее прозрачным. Остывание затрудняется, и возрастающее давление останавливает коллапс. В будущем из каждого фрагмента образуется звезда, а все вместе они составляют группу молодых звзд в недрах молекулярного облака.
Коллапс плотной части облака в звезду, а чаще в группу звзд продолжается несколько миллионов лет сравнительно быстро по космическим масштабам. Новорожденные звзды разогревают окружающий газ, и под действием высокого давления остатки облака разлетаются. Именно этот этап мы видим в туманности Ориона. Но по соседству с ней продолжается формирование будущих поколений звзд. Для света эти области совершенно непрозрачны и наблюдаются только с помощью инфракрасных и радиотелескопах.
Облако становится звездой Рождение звезды длится миллионы лет и скрыто от нас в недрах тмных облаков, так что этот процесс практически недоступен прямому наблюдению. Астрофизики пытаются исследовать его теоретически, с помощью компьютерного моделирования. Превращение фрагмента облака в звезду сопровождается гигантским изменением физических условий температура вещества возрастает примерно в 106 раз, а плотность в 1020 раз. Колоссальные изменения всех характеристик формирующейся звезды составляют главную трудность теоретического рассмотрения е эволюции.
На стадии подобных изменений исходный объект уже не облако, но ещ и не звезда. Поэтому его называют протозвездой от греч. протос первый. В общих чертах эволюцию протозвезды можно разделить на три этапа, или фазы. Первый этап обособление фрагмента облака и его уплотнение мы уже рассмотрели. Вслед за ним наступает этап быстрого сжатия. В его начале радиус протозвезды примерно в миллион раз больше солнечного.
Она совершенно непрозрачна для видимого света, но прозрачна для инфракрасного излучения с длиной волны больше 10 мкм. Излучение уносит излишки тепла, выделяющегося при сжатии, так что температура не повышается и давление газа не препятствует коллапсу. Происходит быстрое сжатие, практически свободное падение вещества к центру облака. Однако по мере сжатия протозвезда делается вс менее прозрачной, что затрудняет выход излучения и приводит к росту температуры газа. В определнный момент протозвезда становится практически непрозрачной для собственного теплового излучения.
Температура, а вместе с ней и давление газа быстро возрастают, сжатие замедляется. Повышение температуры вызывает значительные изменения свойств вещества. При температуре в несколько тысяч градусов молекулы распадаются на отдельные атомы, а при температуре около 10 тыс. градусов атомы ионизируют, т.е. разрушаются их электронные оболочки. Эти энергомкие процессы на некоторое время задерживают рост температуры, но затем он возобновляется. Протозвезда быстро достигает состояния, когда сила тяжести практически уравновешена внутренним давлением газа. Но поскольку тепло вс же понемногу уходит наружу, а иных источников энергии, кроме сжатия, у протозвезды нет, она продолжает потихоньку сжиматься и температура в е недрах вс увеличивается.
Наконец температура в центре протозвезды достигает нескольких миллионов градусов, и начинаются термоядерные реакции.
Выделяющееся при этом тепло полностью компенсирует охлаждение протозвезды с поверхности. Сжатие прекращается. Протозвезда становится звездой.