Виникнення зір
З іншого боку, ті яскраві і гарячі хмари міжзоряного газу, що змогли виявити астрономи у свої телескопи, явно не улаштовували фізиків як гадана речовина майбутніх зірок. Адже гарячий газ прагне розширюватися під дією внутрішнього тиску. І фізики не були впевнені, що гравітація зможе перемогти тиск газу.
Отже, що ж переможе - тиск або гравітація? У 1902 р. молодий англійський фізик Джеймс Джинс уперше досліджував рівняння руху газу з урахуванням гравітації і знайшов, що вони мають два рішення. Якщо маса газу мала і його тяжіння слабке, а нагрітий він достатньо сильно, то в ньому поширюються хвилі стиску і розрідження - звичайні звукові коливання. Але якщо хмарка газу масивна і холодна, то тяжіння перемагає газовий тиск. Тоді хмара починає стискуватися як ціле, перетворюючись у щільну газову кулю - зірку. Критичні значення маси (Мj) і розміру (Кj) хмари, при яких воно втрачає стійкість і починає нестримно стискуватися - коллапсувати, із тих пір називають джинсовскими.
Проте в часи Джинса і навіть набагато пізніше астрономи не могли вказати той газ, із якого формуються зірки. Поки вони шукали дозіркову речовину, фізики нарешті зрозуміли, чому зірки світять. Дослідження атомного ядра і відкриття термоядерних реакцій дозволили пояснити причину тривалого світіння зірок.
Знайдено молоді зірки
Виявилося, що чим масивніша зірка, тим яскравіше вона світить і, виходить, швидше спалює своє термоядерне пальне. Максимальний вік масивних зірок спектральних класів О и В складає 10 - 30 млн років. Це дуже мало в порівнянні з віком інших об'єктів Галактики. Отже, ці зірки народилися зовсім нещодавно і не могли далеко піти від місця свого народження. Одне з таких місць - туманність Оріона - знайомо кожному аматору астрономії.
Велика туманність Оріона (М 42 по каталозі Мессьє) - яскрава емісійна туманність, тобто випромінює світло, видима неозброєним оком як бліда пляма в Мечі Оріона. Вона віддалена від Землі на 1500 світлового років і містить скупчення дуже молодих зірок. У центральної, найбільше яскравої її частини знаходяться чотири масивні гарячі зірки спектрального класу О - відомі Трапеція Оріона. Потужне ультрафіолетове випромінювання молодих зірок викликає світіння розрідженого газу туманності. Але самий цей газ занадто гарячий, щоб із нього могли формуватися зірки. Пошуки дозіркової речовини продовжувалися.
З чого утворюються зіркиЩе Гершель виявив на фоні Чумацького Шляху темні провали, що він називав "дірами в небі". Наприкінці XIX в. у Лікскій обсерваторії (США) астроном Едуард Барнард почав систематичне фотографування неба. До 1913 р. він знайшов біля 200 темних туманностей. На його думку, вони являли собою хмари матерії, що поглинають світло, а зовсім не проміжки між зірками, як вважав Гершель.
Це припущення підтвердилося. Коли поруч із хмарою міжзоряного газу або усередині нього немає гарячої зірки, газ залишається холодним і не світиться. Якби хмара містила тільки газ, його могли б і не помітити. Але крім газу в міжзоряному середовищі в невеличкій кількості (біля 1% по масі) є дрібні тверді частки - порошини розмірами біля 1 мкм і менше, що поглинають світло далеких зірок. Тому-то холодна хмара і здається темним «провалом у небі». Детальне вивчення Чумацького Шляху показало, що дуже часто такі «провали» зустрічаються в областях зіркоутворень, подібних туманності Оріона.
У 1946 р. американський астроном Барт Бок виявив на фоні світлих туманностей NGC 2237 у Єдинорозі і NGC 6611 у Щиті маленькі чорні плями, що назвав глобулами. Розмір їх від 0,01 до 1 пк. Вони послабляють світло лежачих за ними зірок у десятки і сотні разів. Це значить, що речовина глобул у тисячі разів щільніше навколишнього їхнього газу. Їхня маса оцінюється в межах від 0,01 до 100 мас Сонця.
Після відкриття глобул з'явилося переконання, що хмари, що стискаються дозіркової матерії вже знайдені, що вони і є безпосередніми попередниками зірок. Але незабаром стала очевидною квапливість такого висновку.
Справа в тому, що оптичні телескопи не дають повного уявлення про міжзоряне середовище: за їх допомогою ми бачимо лише гарячі хмари, нагріті масивними зірками (як туманність Оріона), або маленькі темні глобули на світлому фоні. І ті й інші - досить рідкісні утворення. Тільки створені в 50-і рр. радіотелескопи дозволили виявити по випромінюванню в лінії 21 см атомарний водень, що заповнює майже весь простір між зірками.
Це дуже розріджений газ: приблизно один атом у кубічному сантиметрі простору (по мірках земних лабораторій - найвищий вакуум!) Але оскільки розмір Галактики величезний, у ній набирається біля 8 млрд сонячних мас міжзоряного газу, або приблизно 5% від її повної маси. Міжзоряний газ більш ніж на 67% (по масі) складається з водню, на 28% із гелію, і менше 5% припадає на всі інші елементи самі числені серед яких - кисень, вуглець і азот.