H II-régiók (ionizált hidrogén): definíció és csillagkeletkezés
H II-régiók (ionizált hidrogén): definíció, kialakulás, csillagkeletkezés és extragalaktikus jelentőség — Orion-ködtől 30 Doradusig.
H II régió az a csillagközi felhő, amelyben a forró, fiatal kék csillagok ultraibolya sugárzása ionizálja a környező hidrogént. Nevük az ionizált atomos hidrogénről kapták (H II jelentése: egyszeresen ionizált hidrogén). Ezek a régiók a csillagkeletkezés egyik legfeltűnőbb és legaktívabb helyszínei az univerzumban.
Képződés és fizikai tulajdonságok
H II régiók általában egy sűrű hidrogéngáz-felhőben (molekuláris felhőben) alakulnak ki, amikor a felhő belsejében születnek a nagy tömegű, rövid életű csillagok. A fiatal csillagok intenzív ultraibolya sugárzása elektronokat választ le az atomokról, így a gáz ionizált állapotba kerül. A tipikus H II régiók hőmérséklete rendkívül forró, körülbelül 8 000–12 000 K, a sűrűségük pedig széles tartományban változik (néhánytól több száz részecskéig köbcentiméterenként).
Az ionizált térfogatok méretét elsőrendben a sugárzást adó csillagok fényereje és a környező gáz sűrűsége határozza meg; a klasszikus elméletben ezt a Strömgren-gömb modell írja le. A H II régiókban tipikus emissziós vonalak keletkeznek, például az erős Hα-vonal, valamint különböző tiltott vonalak, mint az [O III] és az [S II], melyek fontos diagnosztikai eszközök a hőmérséklet és a kémiai összetétel meghatározásához.
Méret, alak és élettartam
A H II régiók mérete néhány fényévtől több száz fényévig terjedhet. Az első ismert, könnyen megfigyelhető H II régió az Orion-köd volt, amelyet már 1610 körül észleltek; azóta számtalan változatos alakú ködöt fedeztek fel. Sok régió csomós és szálas struktúrát mutat, és alkalmasint különleges formákat ölthet, mint a híres Lófej-köd.
A H II régiók élettartama általában néhány millió év: ebben az időben több ezer csillag keletkezhet bennük, és végül egy csillaghalmaz jön létre. Az idő előrehaladtával a legnagyobb tömegű csillagok erős csillagszele és a későbbi szupernóva-robbanások kifújják a környező gázt, így a H II régió feloszlik, és egy nyitott csillaghalmaz marad hátra, amilyen például a Plejádok lehet.
Megfigyelés és jelentőség
H II régiók optikailag az emissziós vonalak miatt igen fényesek, különösen az Hα-tartományban, ezért nagy távolságokra is észlelhetők. Az spirális és szabálytalan galaxisokban sok H II régió található, míg az elliptikus galaxisok általában szegények bennük, mert ott nincs jelentős hideg gáz a csillagkeletkezéshez. A spirálgalaxisokban, mint a Tejútrendszerben, a H II régiók főként a spirálkarok mentén koncentrálódnak; a szabálytalan galaxisokban viszont véletlenszerűen oszlanak el.
Az extragalaktikus H II régiók tanulmányozása segít meghatározni más galaxisok távolságát, a csillagkeletkezési rátát és a kémiai összetételt. Például erős, kiterjedt H II régiók jelenléte fiatal, aktívan csillagképző galaxisokra utal. Egyes galaxisok óriási H II komplexumokkal rendelkeznek, amelyek több tízezer csillagot tartalmaznak: ilyen a 30 Doradus a Nagy Magellán-felhőben és az NGC 604 a Triangulum galaxisban.
Szerep a galaxisfejlődésben és kémiai gazdagodás
A H II régiók nemcsak csillagokat szülnek, hanem fontos szerepet játszanak a galaxis kémiai fejlődésében: a nagy tömegű csillagok későbbi szupernóvái fémekkel dúsítják a környezetet, és így a következő csillaggenerációk összetételét befolyásolják. Emellett a H II régiók által keltett lökéshullámok és csillagszelek újabb csillagok képződését indíthatják el a környező molekuláris felhőkben (triggerelt csillagkeletkezés).
Összefoglalva, a H II régiók a csillagkeletkezés melegágyaiként, mérőeszközként és galaxisfejlődési katalizátorként is alapvető fontosságúak az asztrofizikában. Megfigyelésük optikai, rádió- és infravörös tartományban egyaránt fontos információkat ad a csillagok, a gáz és a galaxisok életciklusáról.
A Tarantula-köd egy kis része, egy óriási H II régió a Nagy Magellán-felhőben.
NGC 604, egy óriási H II régió a Triangulum galaxisban
Kérdések és válaszok
K: Mi az a H II régió?
A: A H II régió olyan régió, ahol hatalmas kék csillagok keletkeznek hidrogénből, és az általuk termelt ionizált atomos hidrogénről kapták a nevüket.
K: Hogyan alakulnak ki ezek a régiók?
V: A csillagok egy nagy hidrogéngáz-felhőben keletkeznek, és az ezekben a régiókban keletkező rövid életű kék csillagok hatalmas mennyiségű ultraibolya fényt bocsátanak ki, amely ionizálja a környező gázt.
K: Milyen nagyok lehetnek a H II régiók?
V: Több száz fényév átmérőjűek lehetnek.
K: Mikor fedezték fel az első ismert H II régiót?
V: Az első ismert H II régió az Orion-köd volt, amelyet 1610-ben fedeztek fel.
K: Mi történik egy H II régióval az idő múlásával?
V: Több millió év alatt csillagok ezrei születnek a régióban, és végül egy csillaghalmazt hoznak létre. A szupernóva-robbanások és a legnagyobb tömegű csillagok erős csillagszelei ezután elfújják a H II régió gázait, és egy olyan csillaghalmazt hagynak maguk után, mint a Plejádok.
K: Hol találhatunk extragalaktikus H II régiót?
V: Az extragalaktikus H II régiók hatalmas távolságokban láthatók a világegyetemben, és tanulmányozásuk segít más galaxisok távolságának és kémiai összetételének meghatározásában. A spirális és szabálytalan galaxisokban sok H II régió található, míg az elliptikus galaxisokban szinte semmi - a spirális galaxisokban, mint a mi Tejútrendszerünk, általában a spirálkarokba koncentrálódnak, de a szabálytalan galaxisokban általában véletlenszerűen oszlanak el a térben.
K: Vannak különösen nagy H II régióra jellemző példák?
V Igen - néhány galaxisban hatalmas, több tízezer csillagot tartalmazó H II régiók vannak, mint például a 30 Doradus a Nagy Magellán-felhőben vagy az NGC 604 a Triangulum galaxisban.
Keres