Поначалу Солнечная система была частью насквозь промерзшего бесформенного облака газа, скудно приправленного крошечными зернами каменной пыли. Это межзвездное облако состояло в основном из водорода и гелия и было невероятно разреженным: в сферическом объеме размером с Землю помещалось всего несколько килограммов вещества – вес новорожденного младенца! По сути, при такой плотности вещество почти не отличается от вакуума. Подобные облака мы наблюдаем на ночном небе и сегодня – и название дали им соответствующее: туманности. Их английское название тоже происходит от латинского «nebula», что значит «туман». Но, несмотря на то что в туманностях нет ничего, кроме тончайших газовых волокон и небольшого количества
пыли, в межзвездном пространстве они растянуты на огромные расстояния – от десятков до сотен световых лет[6]
.На ночном небе туманности выделяются на фоне моря звезд своими бесформенными очертаниями и размытыми, незаметно сливающимися с чернотой неба краями: это слабые светлые пятна в черном пространстве. Некоторые туманности заметны невооруженным глазом даже в таких местах, где небо имеет оранжевый оттенок из-за засветки, создаваемой уличным освещением: к примеру, зимой в северном полушарии небо украшает туманность в созвездии Ориона (в области «меча» небесного охотника); заметно и слабое облачко, окутывающее звездное скопление Плеяд. Эти две туманности особенно легко разглядеть – они относятся к астрономическим чудесам, которые доступны взгляду обитателей городов даже при самом высоком уровне светового загрязнения.
Когда мы смотрим на туманности в мощные телескопы, они выглядят совсем по-другому. Волокна газа переплетаются друг с другом; плотные облачные массы высятся как трубы или колонны; длинные легкие эфирные пряди разлетаются в глубины космоса. А некоторые туманности не светлые, а черные как смоль. На небе они выглядят чернильными пятнами, сквозь которые не пробивается свет звезд. И все же большинство туманностей тускло светится красноватым цветом. Чтобы испускать свет самим, они слишком холодны, но их облучают соседние звезды, и газ начинает фосфоресцировать. Излучение газа, возникающее в результате малых энергетических переходов на субатомном уровне, суммируется по всему облаку, простирающемуся на огромные расстояния, и распространяется от туманности во все стороны, уходя в глубины космоса.
Звездные ветры от особенно горячих и излучающих больше всего энергии звезд гонят перед собой огромные слои туманности и «выдувают» в ее толще обширные области пустого пространства, одновременно уплотняя массы газа на ее периферии. Колоссальные взрывы, которыми заканчивается жизнь звезд во много раз массивнее нашего Солнца, порождают мощные ударные волны, распространяющиеся в межзвездном пространстве. Проходя сквозь толщу туманности, эти волны, в свою очередь, создают в ней «рябь» в виде газовых волокон высокой плотности. Массивные звезды своим сильным гравитационным притяжением привлекают к себе большие массы газа из туманности; действующие в окрестности таких звезд приливные силы концентрируют разреженный газ в облака густого тумана. Статичные и неизменные в человеческой шкале времени, межзвездные облака на деле полны динамики: когда счет идет на миллиарды лет, становится заметно, как они текут, вздуваются и опадают.
Внутри туманностей многое определяют газовые потоки и сильные магнитные поля, заставляющие газ медленно клубиться и завихряться. В областях туманности, где под воздействием звезд газ конденсируется в облака повышенной плотности, основная роль переходит к гравитации. В результате туманность начинает коллапсировать – сжиматься. Газ и пыль под действием гравитационного притяжения стягиваются внутрь, образуя уплотняющиеся узлы; в них запускается ускоряющийся процесс сжатия. Чем плотнее ядро такого узелка, тем сильнее его гравитационное воздействие на окружающую туманность, вследствие чего узелок стягивает к себе еще больше окружающего газа и пыли, а это, в свою очередь, ведет к еще большему его уплотнению. Когда туманность достигает этой стадии, повернуть процесс вспять уже невозможно. В ней могут появиться сотни плотных узелков-ядер, каждое из которых стягивает на себя газ и пыль. Сегодня мы видим процесс коллапса туманностей «в реальном времени» в мощные телескопы. Только в туманности Ориона каталогизировано более 200 коллапсирующих фрагментов, каждый из которых представляет собой узелок, непрерывно уплотняющийся под действием тяготения.
По всему небу зарегистрировано много тысяч таких объектов.