Междузвезден облак е регион от междузвездната среда (МСМ) с плътност, значително по-висока от средната в околното пространство. МСМ представлява материя и радиация между звездните системи в една галактика, а междузвездните облаци са локални концентрирания на тази материя — газ, прах и плазма.

Облаците се формират и захранват от различни процеси: масови загуби на материя от звезди в късни еволюционни стадии (например от червени гиганти), експлозии на супернови, звездни ветрове и динамични взаимодействия в галактическите дискове. Те участват в цикъла на междузвездната материя — от разреждане до сгъстяване и раждане на нови звезди.

Съставът на типичен облак включва предимно водород (по брой частици — над 90%), хелий и малки количества „метали“ (в астрономическия смисъл — всички елементи по-тежки от хелия). Освен газовите атоми и молекули, в облаците присъстват прах (микроскопични твърди частици), плазма, магнитни полета, турбулентни движения и космически лъчи. Прахът причинява поглъщане и пречупване на видимата светлина (известно като екстинкция и редене), което прави някои облаци тъмни на оптични изображения.

Физични свойства и мащаби

Плътностите и температурите варират силно между типовете облаци:

  • Неутрални атомни облаци (регион H I): плътности от ~0.1 до ~100 частици cm-3, температури от няколко десетки до няколко хиляди K (студени и топли неутрални компоненти). Наблюдават се по 21-cм радиоволновата линия на неутрален водород.
  • Йонизирани облаци (област H II): температури около ~10 000 K и плътности от ~1 до 10^4 частици cm-3 в зависимост от околността; излъчват характерни емисионни линии (например Hα) и се откриват в оптичния и радио диапазон. Те се образуват около горещи, масивни звезди, чието ултравиолетово лъчение йонизира газа.
  • Молекулярни облаци: най-плътните и най-студените региони (температури обикновено 10–30 K), плътности от ~10^2 до >10^6 частици cm-3 в ядрата; тук водородът е предимно молекулярен (H2), но тъй като H2 е трудно да се детектира директно, често се използва излъчване от CO и други молекули като маркери. Молекулярните облаци са основните места за формиране на нови звезди.

Класификация и примери

В зависимост от плътността и йонизационното състояние, междузвездните облаци често се делят на:

  • Дифузни облаци — с относително ниска плътност; тук попада и голяма част от неутралния и йонизирания газ. Неутралните и йонизираните облаци понякога се наричат и дифузни облаци.
  • Гъсти молекулярни облаци — включително гигантски молекулярни облаци с размери от няколко до стотици парсека и маси от 10^3 до >10^6 слънчеви маси; в тях се образуват звездни скупчвания и индивидуални звезди.
  • Бутилки и тъмни глобули (Bok globules) — компактни, тъмни, плътни късчета прах и газ, често с протозвезди в зародиш.

Наблюдение и значимост

Различните видове облаци се наблюдават в различни дължини на вълните: радио (21-cm линия за H I, молекулни ротaционно-колебателни линии като CO), инфрачервено (излъчване от прах и студени молекули), оптично (емисионни линии от H II региони) и ултравиолетово/рентгеново (за горещи йонизирани плазми). Изучаването им е ключово за разбирането на формирането на звезди и планети, химическата еволюция на галактиките и динамиката на МСМ.

Примери в нашата галактика включват видими H II региони като Орион (известен поради интензивното си Hα излъчване) и големи молекулярни комплекси като Таурус и Големият Молекулярен Облак в съзвездието Орел; тези обекти показват различните етапи и условия в живота на междузвездните облаци.

В обобщение: междузвездният облак е комплексна структура от газ, плазма и прах, в която водород може да бъде неутрален (регион H I), йонизиран/плазмен (област H II) или молекулярен (молекулярни облаци, виж молекулярни облаци). Тези облаци играят централна роля в звездната и галактическата еволюция.