Как выглядят туманные объекты в телескоп

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. 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. Наверное, 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 совершенно очевидно следует 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 — первого из химических элементов и основного строительного материала нашей Вселенной. Подобно земным облакам, возникающим в атмосфере, диффузные туманности могут иметь совершенно произвольную форму и размер, быть расплывчатыми или более-менее резко очерченными, за что и получили свое обозначение — диффузные.

Туманность «Лебедь» или М17

Диффузные туманности доступны для наблюдения поскольку подсвечиваются излучением звезд, расположенных неподалеку, переизлучая их поглощенный свет. Не лишним будет напомнить, что вне зависимости от цвета поглощенного излучения каждый химический элемент переизлучает свет совершенно определенной и свойственной только ему длиной волны. А поскольку основным компонентом туманностей является водород, то 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 членов.

Яркое рассеянное скопление "Ясли" (М44)

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, можно сказать, что для их наблюдения сгодится любой без разбору оптический прибор. Вид же 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. Стоит также отметить, что области звездообразования, туманности и рассеянные скопления сконцентрированы в довольно узкой дисковой подсистеме нашего звездного мегаполиса — Галактики, поэтому на небе имеют тенденцию к нахождению неподалеку от млечного пути.

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 и остатки сверхновых

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.

Планетарная туманность NGC 6369

В небольшие телескопы планетарные туманности 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.

В тех случаях, когда 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. Практически единственным 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

Этот класс объектов глубокого космоса стоит особняком — уж слишком много неясного остается в происхождении и роли этих объектов. Шаровые скопления представляют собой огромные по своей многочисленности популяции звезд, насчитывающие многие десятки тысяч членов. Шаровые скопления получили свое название благодаря почти правильной сферической форме распределения звезд — все объекты этого рода очень похожи друг на друга — разницу для наблюдателя составляет только степень концентрации звездной плотности к центру скопления.

Шаровое скопление M5

Шаровые скопление 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 150-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 макро-космоса, наиболее многочисленный и, на мой взгляд, самый интересный класс дип-скай объектов. Галактики — это устойчивые образования многих миллиардов звезд, сотен шаровых скоплений, тысяч рассеянных скоплений и туманностей. Все то убранство небосвода, что доступно нам ясными ночами: узор созвездий, млечный путь, редкие пятнышки туманностей и скоплений — все принадлежит нашей галактике, которая так и называется — Галактика (с большой буквы, чтобы отличить ее от мириад других). Наша галактика имеет и собственной название — Млечный Путь — в отличие от млечного пути, как небесного объекта, являющегося ее плоской (дисковой) составляющей и состоящей из бесчисленного количества звезд, слившихся для невооруженного глаза. Более того, любая звезда, видимая в телескоп заведомо принадлежит Млечному Пути, крайне редкое исключение составляют вспыхивающие с огромной интенсивностью сверхновые звезды ближайших галактик.

Спиральная галактика NGC 1232

Все наблюдаемые галактики можно условно разделены на несколько групп в зависимости от их формы: спиральные, эллиптические и неправильные. Думаю, что названия эти пояснять не надо, они довольно точно отражают вид этих дип-скай объектов, знакомых нам по фотографиям. Стоит лишь заметить, что в действительности классификация и морфология галактик куда более сложна.

Ярчайшим внегалактическим объектом для отечественных наблюдателей является Туманность Андромеды — пожалуй, единственное пятнышко на северном небе, не являющееся частью нашей Галактики и заметное ясными осенними ночами. Эта спиральная галактика располагается примерно в 2 миллионах световых лет от нашей. Небольшие телескопы и бинокли хорошо просматривается туманный овал с увеличением плотности к центру и ярким ядром. Величественности картине добавляют две карликовые эллиптические галактики-спутницы: М32 и М110, которые выглядят крохотными комочками тончайшего небесного тумана. В телескопы покрупнее, порядка 15 см диаметром, становится заметна структура этой крупной галактики.

В целом, галактики являются непростыми объектами для наблюдения любительскими средствами. В силу огромной разнообразности их форм, типов, размеров и удаленности даже скромный 70-мм рефрактор покажет чуть ли не все их разновидности, правда выглядеть все галактики будут 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, как то: 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.