Насколько плотны туманности?

Их очень мало. Типичные плотности находятся в диапазоне от 100 до 10 000 частиц на$\textrm{cm}^3$.

Это гораздо более плотная, чем обычная межзвездная среда (1 частица на$\textrm{cm}^3$), но гораздо, гораздо менее плотный, чем все, к чему вы привыкли - воздух вокруг$10^{19}$частиц на$\textrm{cm}^3$. Вы бы очень легко увидели свою руку в туманности.

Изменения плотности внутри туманности могут быть довольно резкими; в областях звездообразования вариации сильны, а вариации плотности кажутся организованными как фракталы, вызванные турбулентностью внутри облака.

Однако большинство туманностей в основном одинаковы, и нет больших различий между плотностью различных областей звездообразования. Планетарные туманности и остатки сверхновых, конечно, могут иметь очень разную плотность в зависимости от их возраста, поскольку они представляют собой расширяющиеся газовые шары, а не широкие молекулярные облака, слабо связанные гравитацией.

Если бы вы были внутри туманности, трудно сказать, как бы она выглядела. Но туманности настолько велики, что оптическая толщина облака на самом деле, вероятно, будет довольно большой, и я предполагаю, что это будет выглядеть так, как будто вы окружены светящимся зеленым и красным газом вдалеке — вместо того, чтобы пространство выглядело черным и темным, все было бы окрашено. Но это будет только эффект, вызванный тем фактом, что вы смотрите сквозь такое большое количество газа — даже если бы ваш космический корабль находился в тысяче километров от вас, это, вероятно, не сильно отличалось бы, если бы вы были внутри туманности и снаружи.

Туманности — слишком расплывчатый термин, чтобы дать конкретный ответ, поскольку он в основном включает почти все протяженные газовые и пылевые структуры Галактики.

Плотность межзвездной среды колеблется от менее 1 частицы$cm^{-3}$до$10^6$см$^{-3}$. Более низкие плотности, как правило, связаны с горячим ионизированным газом, и он по существу оптически тонкий (прозрачен). Холодный атомарный и молекулярный газ в более плотных областях также является оптически тонким для видимого света.

Но мы «видим» примеры темных молекулярных облаков, потому что именно пыль обеспечивает непрозрачность, а материал облака примерно на 1 часть на 100 состоит из пыли (мелких частиц сажи, силикатов и других конденсированных веществ).

Возьмем в качестве примера молекулярное облако Барнарда 68 . Эта «темная туманность» имеет диаметр в половину светового года, и измерения поглощения путем наблюдения за подсчетом звезд в оптическом (слева) и инфракрасном (справа) показывают оптическое поглощение 33 звездной величины в центре облака.

Длина свободного пробега видимого фотона соответствует примерно 1,1 величине поглощения. Таким образом, толщина облака составляет примерно 30 длин свободного пробега фотона (полностью непрозрачное). Если бы облако было однородным (а это не так), МФП соответствовало бы примерно$10^{14}$м. Итак, если бы вы были в таком облаке, у вас не было бы проблем с тем, чтобы увидеть свою руку, но вы не смогли бы увидеть ничего во Вселенной за пределами облака, если бы вы не смотрели в инфракрасный или радиотелескоп.