Что такое туманность кошачий глаз
Опубликовано: 14.05.2024
Туманность Кошачий Глаз (NGC 6543) – планетарная туманность, удаленная на 3300 световых лет. Находится на территории Дракона. Отличается непривычной структурой. Появилась тысячелетие назад после того, как раскаленная звезда вытолкнула внешние слои.
За ней легко наблюдать жителям северных широт, потому что расположена практически в направлении северного эклиптического поля. Вы заметите диффузный сине-зеленый диск, через который проходит s-образная кривая.
Видимый размер ядра – 20’’. Обладает высоким уровнем поверхностной яркости. Основную часть туманности составляют водород и гелий, а также небольшие примеси более тяжелых элементов. Это одна из первых найденных планетарных туманностей.
Туманность Кошачий Глаз
Звезда-предшественница в центре относится к типу О7 и превосходила Солнце по яркости в 10000 раз, но достигла лишь 0.65 раз его радиуса. Из-за стремительного звездного ветра за секунду теряет 20 триллионов солнечных масс, а ее температурный показатель – 80000 К. Первоначальная масса – 5 солнечных. Звездный ветер разгоняется до 1900 км/с.
Скорость расширения туманности Кошачий Глаз в созвездии Дракон – 16.4 км/с, а угловая – 3.457 угловых миллисекунд в год.
Обсерватория Чандра (рентген) и Хаббл (видимый обзор) позволяют по-новому взглянуть на NGC 6543. Планетарная туманность отображает эволюционную фазу, которой может достичь наше Солнце через несколько миллиардов лет
Факты
В 1786 году ее заметил Уильям Гершель. В телескоп подобные объекты походили на планеты, поэтому он начал называть их планетарными туманностями.
29 августа 1864 года Уильям Хаггинс сумел исследовать спектр и показал, что они вмещают не звезды, а раскаленных газ. Кошачий Глаз стала первой в своем виде, которую изучили спектроскопом.
Вокруг туманности NGC 6543 сосредоточен слабый ореол газообразного материала, простирающегося на 3 световых года. В течение последних лет подмечали несколько туманностей с подобным ореолом. Скорее всего, речь идет о материале, выброшенном во время ранних активных событий звездной эволюции (50000-90000 лет назад). Этот снимок предоставил Романдо Корради, использовавший Северный оптический телескоп на Канарских островах. Для этого кадра взяли две узкополосные экспозиции, отображающие атомы кислорода (синий) и азота (красный)
Туманность Кошачий Глаз отличается сложной структурой, включающей узлы, пузыри, концентрические газовые оболочки и струи. Все это отобразилось на изображениях телескопа Хаббл, добытых в 1994 году. Возможно, дело в том, что материал выделяется из двоичной центральной звезды. Но наличие бинарного спутника пока не подтвердилось.
Яркая область внутри туманности занимает мало места, а ось внутреннего эллипса охватывает 16.1 угловых секунд. Конденсации отстранены на 24.7 угловых секунд, а диаметр вытянутого гало – 5.8 угловых минут. Расширенный ореол (15000К) представлен веществом, вытолкнутым на этапе красного гиганта. Температура главного тела – 7000-9000 К.
24 апреля 1900 года Э. Барнард выявил ярчайший узел гало туманности. Его даже занесли в каталог под IC 4677.
Структура яркой центральной области появилась из-за звездного ветра, контактирующего с вытесненным материалом. Ветер буквально «вырвал» внутренний пузырь и разорвал на концах.
У туманности Кошачий Глаз в созвездии Дракон есть 11 или больше концентрических колец, расположенных равномерно за чертою центральной области. Полагают, что их выбросили до того, как сдвинулась внешняя оболочка. Пульсации начались еще 15000 лет назад и прекратились, когда сформировалась центральная часть (1000 лет назад). Масса гало – 0.26-0.92 солнечной.
Туманность Кошачий Глаз удалена на 3000 световых лет. Отображает собою короткую, но важную фазу в эволюции солнечной звезды. Звезда при смерти успела сформировать стандартную структуру пылевых концентрических оболочек, вытолкнув внешние слои. Но создание великолепных структур все еще слабо исследовано. Для этого обрабатываются архивные кадры Хаббла. В процессе ученые заостряют внимание на деталях в светлых и темных регионах, а также применяют более сложную цветовую палитру. Эта туманность важна конкретно для нас, потому что отображает судьбу солнечных звезд. То есть, мы видим то, что нас ожидает примерно через 5 миллиардов лет
Пройдет еще 5 миллиардов лет и Солнце повторит судьбу центральной звезды туманности. Оно трансформируется в красного гиганта, увеличив диаметр в 100 раз, и вытеснит внешние слои. Ядро будет освещать окружающий материал, создавая планетарную туманность.
Нет никаких точных данных о процессе, вызвавшем выброс звездного материала с интервалами, способствующими созданию концентрических колец. Обычно интервал пульсаций занимает десятки тысяч лет, а у меньших – десятилетия. Анализ показывает, что интервал импульсов туманности составил 1500 лет.
В течение следующих тысячелетий туманность будет рассеиваться, пока полностью не исчезнет. Полюбуйтесь на фото Хаббла для туманности Кошачий Глаз в созвездии Дракона или же воспользуйтесь онлайн телескопом сайта и 3D-моделями, где отображены звезды галактик и известные созвездия в высоком качестве. Не забывайте в самостоятельных поисках использовать карту звездного неба.
Туманность Кошачий Глаз
В 3-х тысячах световых годах умирающая звезда скинула внешние слои. В этом кадре телескопа Хаббл отобразилась планетарная туманность Кошачий Глаз. Ее структура настолько сложная, что ученые предполагают присутствие бинарной звездной системы. Термин чаще всего сбивает с толку, так как не отвечает реалиям. В телескопе такие объекты действительно напоминают планеты, но высокое разрешение демонстрирует, что это окруженные газом звезды
Перед вами одна из сложнейших планетарных туманностей – NGC 6543, отображенная телескопом Хаббл. Примечательна своими сложными конструкциями, газовыми струями на высоких скоростях и необычными ударными узлами. Полагают, что ей 1000 лет и отображает визуальную историю динамики и поздний этап звездной эволюции. Некоторые думают, что это может быть двойная звездная система. Спутник может быть причиной присутствия высокоскоростных газовых струй, расположенных под прямым углом к экваториальному кольцу. Если сосед тянул материал из звезды, то струи бы вытекали из оси вращения. Струи смогли бы объяснить особенности периферии газовых долей. Они сжимают газ спереди, формируя «завитки», а также яркие дуги у внешнего края. Сейчас эти струи указывают в разные стороны, то есть, они прецессируют и периодически выключают активность. Это цветной снимок сделали широкоугольной планетарной камерой 2 Хаббла, используя три изображения, созданных на различных длинах волн (18 сентября 1994 год). Туманность располагается в Драконе и удалена на 3000 световых лет. Термин нельзя воспринимать буквально, так как в центре расположена звезда. Сам процесс никак не связан с планетарным рождением
NGC 6543 в оптическом и рентгеновском обзоре
| Эмиссионная туманность | |
|---|---|
| Планетарная туманность | |
 |
Координаты : 
17 ч 58 м 33,423 с , + 66 ° 37 ′ 59,52 ″.
В глаз Туманность Кошачий (также известный как NGC 6543 и Колдуэлл 6 ) является планетарной туманности в северном созвездии Дракона , обнаруженный Уильямом Гершелем 15 февраля 1786. Это был первый планетарную туманность , чей спектр был исследован английским астрономом - любителем Уильям Хаггинс , демонстрирующий, что планетарные туманности были газообразными, а не звездными по своей природе. Структурно объект получил изображения с высоким разрешением, полученные космическим телескопом Хаббла, на которых видны узлы, струи, пузыри и сложные дуги, освещенные центральным горячим ядром планетарной туманности (PNN). Это хорошо изученный объект, который наблюдали в диапазоне длин волн от радио до рентгеновского .
Содержание
- 1 Общая информация
- 2 наблюдения
- 2.1 Инфракрасные наблюдения
- 2.2 Оптические и ультрафиолетовые наблюдения
- 2.3 Рентгеновские наблюдения
- 3 Расстояние
- 4 Возраст
- 5 Состав
- 6 Кинематика и морфология
- 7 Примечания
- 8 ссылки
- 9 цитируемых источников
- 10 Внешние ссылки
Общая информация
NGC 6543 - объект глубокого космоса с высоким северным склонением . Общая звездная величина - 8,1, а поверхность - высокая . Ее небольшие яркая внутренняя туманность стягивает в среднем на 16,1 дуговых секунды , с внешними известными конденсациями около 25 угловых секунд. На глубоких изображениях видно протяженное гало диаметром около 300 угловых секунд или 5 угловых минут , которое когда-то было выброшено центральной звездой- прародительницей во время ее фазы красного гиганта .
NGC 6543 составляет 4,4 минуты дуги от текущего положения северного полюса эклиптики , менее чем 1 / 10 из 45 угловых минут между Полярным и текущим местоположением северной Землей оси вращения . Это удобный и точный маркер оси вращения эклиптики Земли , вокруг которой вращается небесный Северный полюс . Это также хороший маркер для близлежащей «неизменной» оси солнечной системы, которая является центром кругов, которые северный полюс каждой планеты и северный полюс орбиты каждой планеты образуют на небе. Поскольку движение полюса эклиптики в небе очень медленное по сравнению с движением северного полюса Земли, его положение в качестве маркера станции полюса эклиптики по существу является постоянным на шкале времени истории человечества, в отличие от Полярной звезды , которая меняется каждые несколько тысяч лет.
Наблюдения показывают, что яркая туманность имеет температуру между 7000 и 9000 К , средняя плотность которого около 5000 частиц на кубический сантиметр. Его внешний ореол имеет более высокую температуру около 15 000 К , но имеет гораздо меньшую плотность. Скорость быстрого звездного ветра около 1900 км / с , где спектроскопический анализ показывает текущую среднюю скорость потери массы 3,2 × 10 −7 солнечных масс в год, что эквивалентно двадцати триллионам тонн в секунду (20 Эг / с).
Температура поверхности центрального PNN составляет около 80 000 К , будучи В 10 000 раз ярче солнца. Звездная классификация - звезда типа O7 + [WR] . Расчеты показывают, что PNN превышает одну солнечную массу , исходя из теоретических начальных 5 солнечных масс. Центральный Вольфа-Райе имеет радиус 0,65 R ☉ (452000 км). Туманность Кошачий глаз, приведенная в некоторых источниках, находится примерно в трех тысячах световых лет от Земли.
Наблюдения
Кошачий глаз был первой планетарной туманностью, которую Уильям Хаггинс наблюдал с помощью спектроскопа 29 августа 1864 года. Наблюдения Хаггинса показали, что спектр туманности не непрерывен и состоит из нескольких ярких эмиссионных линий, что является первым признаком того, что планетарные туманности состоят из разреженного ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения на этих длинах волн используются для определения численности, тогда как изображения на этих длинах волн используются для выявления сложной структуры туманности.
Инфракрасные наблюдения
Наблюдения за NGC 6543 в дальнем инфракрасном диапазоне (около 60 мкм) показывают наличие звездной пыли при низких температурах. Считается, что пыль образовалась на последних этапах жизни звезды-прародителя. Он поглощает свет центральной звезды и повторно излучает его в инфракрасном диапазоне. Спектр инфракрасного излучения пыли предполагает, что температура пыли составляет около 85 К, а масса пыли оценивается как 6.4 × 10 −4 солнечных масс.
Инфракрасное излучение также показывает присутствие неионизированного материала, такого как молекулярный водород (H 2 ) и аргон . Во многих планетарных туманностях молекулярная эмиссия максимальна на больших расстояниях от звезды, где больше вещества неионизировано, но эмиссия молекулярного водорода в NGC 6543 кажется яркой на внутреннем крае ее внешнего гало. Это может быть связано с тем, что ударные волны, возбуждающие H 2, сталкиваются с выбросами, движущимися с разными скоростями. Общий вид туманности Кошачий глаз в инфракрасном (длина волны 2–8 мкм) похож на видимый свет.
Оптические и ультрафиолетовые наблюдения
Изображение, полученное космическим телескопом Хаббла, выполнено в искусственных цветах, чтобы выделить области с высокой и низкой ионизацией . Были сделаны три изображения в фильтрах, изолирующих свет, излучаемый однократно ионизированным водородом при 656,3 нм , однократно ионизированным азотом при 658,4 нм и дважды ионизированным кислородом при 500,7 нм. Изображения были объединены как красный, зеленый и синий каналы соответственно, хотя их истинные цвета - красный, красный и зеленый. На изображении видны две «шапки» из менее ионизированного материала на краю туманности.
Рентгеновские наблюдения
В 2001 году наблюдения в рентгеновском диапазоне длин волн, проведенные рентгеновской обсерваторией Чандра, показали наличие чрезвычайно горячего газа в NGC 6543 с температурой 1,7 × 10 6 К . Считается, что очень горячий газ является результатом бурного взаимодействия быстрого звездного ветра с ранее выброшенным материалом. Это взаимодействие выдолбило внутренний пузырь туманности. Наблюдения Чандры также выявили точечный источник в положении центральной звезды. Спектр этого источника простирается до жесткой части рентгеновского спектра до 0,5– 1.0 кэВ . Звезда с фотосферной температурой около Не ожидается, что 100 000 К будут сильно излучать в жестких рентгеновских лучах, и поэтому их присутствие является чем-то вроде загадки. Это может свидетельствовать о наличии высокотемпературного аккреционного диска в двойной звездной системе. Данные жесткого рентгеновского снимка остаются интригующими более чем десять лет спустя: Кошачий глаз был включен в обзор Chandra 2012 года 21 центральной звезды планетарных туманностей (CSPNe) в окрестностях Солнца, который обнаружил: «Все, кроме одной, из X- Точечные источники излучения, обнаруженные на CSPNe, демонстрируют более жесткие рентгеновские спектры, чем ожидалось от горячих (
100 000 K ) центральных звездных фотосфер, что, возможно, указывает на высокую частоту двойных спутников CSPNe. Другие возможные объяснения включают шокирующие ветры или массовое отступление PN ".
Расстояние
Расстояния планетарных туманностей, таких как NGC 6543, обычно очень неточны и малоизвестны. Некоторые недавние наблюдения NGC 6543 космическим телескопом Хаббл, сделанные с разницей в несколько лет, определяют ее расстояние от скорости углового расширения 3,457 миллисекунд в год. Предполагая, что скорость расширения луча зрения составляет 16,4 км · с −1 , это означает, что расстояние до NGC 6543 равно 1001 ± 269 парсек ( 3 × 10 19 к или 3300 световых лет ) от Земли. Несколько других дистанционных ссылок, например, цитируемая в SIMBAD в 2014 году на основе Stanghellini, L., et al. (2008) предполагают, что расстояние 1623 парсека ( 5300 световых лет).
Возраст
Угловое расширение туманности также можно использовать для оценки ее возраста. Если бы он расширялся с постоянной скоростью 10 миллисекунд в год, то это заняло бы 1000 ± 260 лет, чтобы достичь диаметра 20 угловых секунд. Это может быть верхним пределом возраста, потому что выброшенный материал будет замедляться, когда он столкнется с материалом, выброшенным из звезды на более ранних этапах ее эволюции, и межзвездной средой .
Сочинение
Как и большинство астрономических объектов, NGC 6543 состоит в основном из водорода и гелия , а более тяжелые элементы присутствуют в небольших количествах. Точный состав можно определить спектроскопическими исследованиями. Содержание обычно выражается относительно водорода, самого распространенного элемента.
Разные исследования обычно находят разные значения содержания элементов. Часто это происходит из-за того, что спектрографы, прикрепленные к телескопам, не собирают весь свет от наблюдаемых объектов, а собирают свет из щели или небольшой апертуры . Следовательно, разные наблюдения могут отображать разные части туманности.
Однако результаты для NGC 6543 в целом согласны с тем, что по отношению к водороду содержание гелия составляет около 0,12, содержание углерода и азота составляет около 3 × 10 −4 , а содержание кислорода около 7 × 10 −4 . Это довольно типичные содержания для планетарных туманностей, где содержания углерода, азота и кислорода превышают значения, найденные для Солнца, из-за эффектов нуклеосинтеза, обогащающих атмосферу звезды тяжелыми элементами, прежде чем она будет выброшена в виде планетарной туманности.
Глубокий спектроскопический анализ NGC 6543 может указывать на то, что туманность содержит небольшое количество материала, сильно обогащенного тяжелыми элементами; это обсуждается ниже.
Кинематика и морфология
Туманность Кошачий глаз структурно представляет собой очень сложную туманность, и механизм или механизмы, которые привели к ее сложной морфологии, недостаточно изучены. Центральная яркая часть туманности представляет собой внутренний вытянутый пузырь (внутренний эллипс), заполненный горячим газом. Он, в свою очередь, вложен в пару больших сферических пузырей, соединенных вместе вдоль их талии. Перпендикулярно пузырю с горячим газом перпендикулярно перпендикуляру перпендикулярной перпендикулярной перпендикулярной к пузырю с горячим газом перетяжке.
Структура яркой части туманности в первую очередь обусловлена взаимодействием быстрого звездного ветра , излучаемого центральной PNN, с видимым веществом, выброшенным во время образования туманности. Это взаимодействие вызывает рассмотренное выше излучение рентгеновских лучей. Звездный ветер, дующий со скоростью до Скорость 1900 км / с «выдолбила» внутренний пузырь туманности и, похоже, лопнула с обоих концов.
Также есть подозрение, что центральная звезда спектрального класса WR: + O7 туманности HD 1064963 / BD +66 1066 / PPM 20679 может быть создана двойной звездой . Существование аккреционного диска, вызванное переносом массы между двумя компонентами системы, может вызвать полярные струи , которые будут взаимодействовать с ранее выброшенным материалом. Со временем направление полярных струй изменится из-за прецессии .
Вне яркой внутренней части туманности, существует целый ряд концентрических колец, как полагают, были извлечены до формирования планетарной туманности, в то время как звезда была на асимптотической ветви гигантов на диаграмме Герцшпрунга-Рассела . Эти кольца расположены очень равномерно, что позволяет предположить, что механизм, ответственный за их образование, выбрасывал их через очень регулярные промежутки времени и с очень похожей скоростью. Общая масса колец составляет около 0,1 массы Солнца. Пульсации, которые сформировали кольца, вероятно, начались 15000 лет назад и прекратились около 1000 лет назад, когда началось формирование яркой центральной части (см. Выше).
Далее, большое слабое гало простирается на большие расстояния от звезды. Ореол снова возник раньше, чем образовалась главная туманность. Масса гало оценивается в 0,26–0,92 массы Солнца.
- Описательные особенности
- Интересные факты
- Концентрические кольца
- Прогнозы учёных
- Историческая справка
Туманность Кошачий глаз имеет прямое отношение к созвездию под названием «Дракон». Показатель её удалённости составляет 3 300 лет (световых). Отличительной особенностью объекта является необычный структурный состав. Образование её произошло около 1 000 лет тому назад, когда звезда стала раскалённой и была вытолкнуть свои внешние слои.
Описательные особенности
Проводить наблюдения целесообразнее всего, находясь в северных широтах, т. к. расположение объекта характеризуется северным полем. Наблюдатель обнаружит дисковое тело в сине-зелёном цвете. Через него проходит кривая линия S-образной формы. Видимый размерный показатель ядерной части составляет 20 единиц. Для туманности характерна поверхностная яркость на высоком уровне.
В составе преимущественно преобладает гелий, водород. Присутствуют в незначительных количествах примеси тяжёлых металлов. Планетарное тело является одним из первых объектов, которые были найдены астрономами (среди элементов аналогичной группы). Скорость его расширения составляет 16,4 км/с, а параметр угловой скорости – 3,457 миллисекунд в год.
Обнаружение объекта туманность Кошачий глаз произошло в 1786 г. В качестве первооткрывателей выступает Уильям Гершель. В процессе наблюдений, проводимых с помощью телескопа, объекты виделись ему как планеты, поэтому туманности стали называться планетарными. В структуре рассматриваемого тела присутствуют пузырчатые ниши, узлы, оболочки газа, струи. Всё это смог обнаружить телескоп «Хаббл», с помощью которого в 1994 г. были сделаны изображения высокого качества.
Характеристики туманности Кошачий Глаз
Интересные факты
Внутри туманности располагается область повышенной яркости. Несмотря на то, что она занимает мало места, ось, расположенная внутри внутреннего эллипса, простирается на 16,1 секунд (угловых). Отстранение конденсаций наблюдается на 24,7 секунд. Гало, в свою очередь, имеет диаметр, равный 5,8 минут. Туманность Кошачий глаз имеет расширенный ореол. Его отметка – 15 000 К. Это вещество, которое было вытолкнуто в рамках стадии красного гиганта. Основное тело имеет температуру в 7000-9000 К.
В 1900 г., в частности, 24 апреля, одним учёным был обнаружен наиболее яркий узел гало. За счёт уникальных особенностей он попал в журнал-каталог под наименованием IC 4677. Возникновение структуры яркого центра произошло по причине звёздного ветра, который контактирует с материалом, который был вытеснен. Дело в том, что этот поток практически «вырвал» пузырь, расположенный внутри.
Концентрические кольца
Они представлены в количестве, как минимум, 11 единиц. Расположение их является равномерным. В частности, они находятся за чертою области, расположенной в центре. Среди учёных есть распространённое предположение о том, что их выброс произошёл до момента перемещения внешней оболочки. Начало пульсаций приходится на период 15 000 лет тому назад. Прекращение их случилось после формирования центра, приблизительно 1 000 лет назад.
Прогнозы учёных
Туманность Кошачий глаз имеет удалённость, составляющую 3 000 лет (световых). Она представляет собой короткую и важную фазу, наблюдаемую в эволюции звезды. Дело в том, что в момент своей «гибели» она успела создать классическую структуру и вытолкнула слои, находящиеся извне. Но до сих пор эти объекты исследованы слабо.
В настоящее время в целях изучения истинного положения вещей проводится исследование и обработка в отношении архивных кадров Хаббла. Во всём этом процессе учёные обращают внимание на детали, которые обнаруживаются в разных регионах, а также исследуют более структурную палитру цветов. На основании нынешней картины можно сделать вывод о том, что ожидает Солнечную систему через несколько миллиардов лет.
После прохождения 5 миллиардов лет с Солнцем произойдёт аналогичная ситуация. Есть предположение, что оно превратится в красного гиганта, а его диаметральное сечение повысится в сотню раз. В итоге звезда будет вынуждена вытеснить слои, находящиеся извне. Ядром его будет создана ещё одна планетарная туманность.
О том, какой именно процесс спровоцировал выброс звёздного материала, никаких сведений не имеется. Практика показывает, что диапазон пульсаций растягивается на десятки тысяч лет, и туманность Кошачий глаз не является исключением. У меньших по размеру объектов этот период длится десятилетиями. В ходе проведённого анализа было выяснено, что интервальное значение импульсов равно 1 500 лет.
Дальнейшие прогнозы таковы: на протяжении нескольких ближайших тысячелетий туманность станет рассеиваться до тех пор, пока не пропадёт на 100%.
Фотография, сделанная телескопом Хаббла в 1994 году
Историческая справка
Туманность Кошачий глаз, как отмечалось ранее, образовалась вследствие сбрасывания внешних слоёв умирающей звездой. Структура её является незамысловатой, поэтому учёные ведут речь о присутствии бинарной системы звёзд. Несмотря на то, что этот термин стал распространённым и признанным, учёные до сих пор не нашли взаимосвязи между предположениями и действительностью. В частности, в телескопе подобные тела похожи на планеты. Но с использованием техники с высоким разрешением можно убедиться в том, что это звезды, которые имеют газовое «окружение».
Туманность Кошачий глаз является одной из наиболее сложных систем по своему строению. Её альтернативное наименование – NGC 6543. Среди интересных объектов, вызывающих дискуссии среди учёных, можно выделить следующие элементы:
- особо сложные конструкции;
- наличие струй, действующих на высоких скоростях;
- ударные узлы в большом количестве.
По многочисленным оценкам экспертов её возраст составляет 1 000 лет, а сама она является показателем звёздной эволюции. Некоторые учёные считают, что система является двойной. Для проведения исследований учёные используют многочисленные снимки. Большая их часть сделана с помощью прогрессивного на то время космического устройства «Хаббл» в 1994 году.
Туманности в космосе — одно из чудес Вселенной, поражающих своей красотой. Ценны они не только визуальной привлекательностью. Исследование туманностей помогает ученым вносить ясность в законы функционирования космоса и его объектов, корректировать теории о развитии Вселенной и жизненном цикле звезд. Сегодня об этих объектах мы знаем многое, но далеко не все.
Смесь газа и пыли
Достаточно длительное время, вплоть до середины позапрошлого века, туманности считались звездными скоплениями, удаленными от нас на значительные расстояния. Применение спектроскопа в 1860 году позволило установить: многие из них состоят из газа и пыли. Английский астроном У. Хеггинс выявил, что свет от туманностей отличен от излучения, идущего от обычных звезд. Спектр первых содержит яркие цветные линии, перемежающиеся с темными, тогда как во втором случае подобных черных полос не наблюдается.
Дальнейшие исследования установили, что туманности Млечного пути и других галактик в основном состоят из горячей смеси газа и пыли. Нередко встречают и схожие холодные формирования. Такие облака межзвездного газа также относятся к туманностям.
Классификация
В зависимости от свойств составляющих туманность элементов различают несколько их типов. Все они в большом количестве представлены на просторах космоса и одинаково интересны для астрономов. Туманности, излучающие по той или иной причине свет, принято назвать диффузными или светлыми. Противоположные им по основному параметру, естественно, обозначаются как темные. Диффузные туманности бывают трех типов:
Эмиссионные, в свою очередь, подразделяются на области формирования новых звезд (H II) и планетарные туманности. Все названные типы характеризуются определенными свойствами, делающими их уникальными и достойными пристального изучения.
Области формирования звезд
Все эмиссионные туманности — это облака светящегося газа разных форм. Основной элемент, составляющий их, — водород. Под действием звезды, расположенной в центре туманности, он ионизируется и сталкивается с атомами более тяжелых компонентов облака. Результатом этих процессов становится характерное розоватое свечение.
Туманность Орла, или М16 — великолепный представитель этого типа объектов. Здесь располагается область звездообразования, множество молодых, а также массивных горячих светил. Туманность Орла — место, где размещается хорошо известный участок космоса, Столпы творения. Эти газовые сгустки, сформированные под воздействием звездного ветра, являются зоной звездообразования. К формированию светил здесь приводит сжатие газопылевых колонн под действием силы тяжести.
Недавно ученым стало известно, что любоваться Столпами творения мы сможем еще только тысячу лет. Затем они исчезнут. На самом деле разрушение Столпов произошло примерно 6000 лет назад из-за взрыва сверхновой. Однако свет из этой области космоса идет к нам примерно семь тысяч лет, поэтому вычисленное астрономами событие для нас — только дело будущего.
Планетарные туманности
Название следующего типа светящихся газопылевых облаков было введено У. Гершелем. Планетарная туманность — последняя стадия жизни звезды. Сбрасываемые светилом оболочки формируют характерный рисунок. Туманность напоминает диск, обычно окружающий планету при наблюдении ее через небольшой телескоп. На сегодняшний день известно больше тысячи таких объектов.
Планетарные туманности — часть процесса превращения красных гигантов в белых карликов. В центре формирования располагается горячая звезда, по своему спектру схожая со светилами класса О. Ее температура достигает 125 000 К. Планетарные туманности в основном имеют сравнительно небольшие размеры — 0,05 парсек. Большая их часть расположена в центре нашей галактики.
Масса газовой оболочки, сброшенной звездой, мала. Она составляет десятые доли от аналогичного параметра Солнца. Смесь газа и пыли удаляется от центра туманности со скоростью, достигающей 20 км/с. Оболочка существует примерно в течение 35 тысяч лет, а затем становится сильно разреженной и неразличимой.
Особенности
Планетарная туманность может быть различной формы. В основном, так или иначе, она близка к шару. Различают туманности круглые, кольцеобразные, похожие на гантели, неправильной формы. Спектры подобных космических объектов включают эмиссионные линии светящегося газа и центральной звезды, а также иногда линии поглощения из спектра светила.
Планетарная туманность излучает огромное количество энергии. Оно значительно больше аналогичного показателя для центральной звезды. Ядро образования из-за своей высокой температуры испускает ультрафиолетовые лучи. Они ионизируют атомы газа. Частицы разогреваются, вместо ультрафиолета они начинают испускать видимые лучи. Их спектр и содержит эмиссионные линии, характеризующие образование в целом.
Туманность Кошачий глаз
Природа — мастерица на создание неожиданных и красивых форм. Примечательна в этом плане планетарная туманность, из-за сходства названная Кошачьим глазом (NGC 6543). Она была обнаружена в 1786 году и стала первой, которую ученые определили как облако светящегося газа. Туманность Кошачий глаз располагается в созвездии Дракона и обладает очень интересной сложной структурой.
Она образовалась около 100 лет назад. Тогда центральная звезда сбросила свои оболочки и сформировались концентрические линии газа и пыли, характерные для рисунка объекта. На сегодняшний день остается до конца непонятен механизм формирования наиболее выразительной центральной структуры туманности. Появление такого рисунка хорошо объясняется расположением в сердцевине туманности двойной звезды. Однако пока сведений, свидетельствующих в пользу такого положения вещей, нет.
Температура гало NGC 6543 составляет примерно 15 000 К. Ядро туманности разогрето до 80 000 К. При этом центральная звезда в несколько тысяч раз ярче Солнца.
Колоссальный взрыв
Массивные звезды часто заканчивают свой жизненный цикл впечатляющими «спецэффектами». Огромные по своей мощи взрывы приводят к потере светилом всех внешних оболочек. Они удаляются от центра со скоростью, превышающей 10 000 км/с. Столкновение движущегося вещества со статичным вызывает сильное повышение температуры газа. В результате его частицы начинают светиться. Часто остатки сверхновой представляют собой не шарообразные образования, что кажется логичным, а туманности самой разной формы. Происходит так, потому что выброшенное на огромной скорости вещество неравномерно образует сгустки и скопления.
След тысячелетней давности
Пожалуй, самый известный остаток сверхновой — это крабовидная туманность. Звезда, породившая ее, взорвалась почти тысячу лет назад, в 1054 году. Точную дату удалось установить по китайским летописям, где хорошо описана ее вспышка в небе.
Характерный рисунок крабовидной туманности составляет газ, выброшенный сверхновой и еще не до конца смешавшийся с межзвездным веществом. Объект располагается на расстоянии 3300 световых лет от нас и непрерывно расширяется со скоростью 120 км/с.
В центре крабовидная туманность содержит остаток сверхновой — нейтронную звезду, которая испускает потоки электронов, являющихся источниками непрерывного поляризованного излучения.
Отражающие туманности
Другой тип этих космических объектов состоит из холодной смеси газа и пыли, неспособного самостоятельно излучать свет. Отражающие туманности светятся за счет расположенных рядом объектов. Это могут быть звезды или аналогичные диффузные образования. Спектр рассеянного свет остается таким же, как и у его источников, однако синий свет в нем для наблюдателя преобладает.
Очень интересная туманность этого типа связана со звездой Меропа. Светило из скопления Плеяд уже на протяжении нескольких миллионов лет разрушает пролетающее мимо молекулярное облако. В результате воздействия звезды частицы туманности выстраиваются в определенной последовательности и вытягиваются по направлению к ней. По прошествии некоторого времени (точный срок неизвестен) Меропа может полностью разрушить облако.
Темная лошадка
Диффузным формированиям часто противопоставляется поглощающая туманность. Галактика Млечный путь имеет их немало. Это очень плотные облака пыли и газа, поглощающие свет расположенных за ними эмиссионных и отражательных туманностей, а также звезд. Эти холодные космические образования в основном состоят из атомов водорода, хотя в них встречаются и более тяжелые элементы.
Великолепный представитель этого типа — туманность Конская голова. Она расположена в созвездии Орион. Характерная для туманности форма, столь схожая с головой лошади, образовалась в результате воздействия звездного ветра и излучения. Объект хорошо виден благодаря тому, что фоном ему служит яркое эмиссионное формирование. При этом туманность Конская голова — лишь небольшая часть протяженного поглощающего облака пыли и газа, практически невидимого.
Благодаря телескопу Хаббл туманности, в том числе и планетарные, знакомы сегодня широкому кругу людей. Фотоизображения участков космоса, где они располагаются, впечатляют до глубины души и никого не оставляют равнодушным.
Сегодня в рамках цикла о планетарных туманностях мы расскажем Вам об одной из самых интересных и красивых туманностей на нашем небосводе, но от этого не менее загадочной и до конца непонятной для астрономов. Речь в этом выпуске пойдет о Туманности Кошачий Глаз (по-английски – Cat’s Eye Nebula).
Туманность была обнаружена выдающимся англо-немецким астрономом Фредериком Уильямом Гершелем 15 февраля 1786 года. В Новом общем каталоге данную туманность каталогизировали, как NGC 6543.
Также, в качестве исторического факта отметим и то, что NGC 6543 стала первой планетарной туманностью, у которой английским астрономом-любителем Уильямом Хаггинсом в 1864 году был исследован спектр. Из-за своей сложной и, порой, необъяснимой формы, образованной не системными выбросами, а также из-за переливов в спектре, туманность как раз и получила свое нынешнее собственное название Кошачий Глаз.
В современной литературе и компьютерных играх название этой туманности можно встретить в романах Роберта Хайнлайна «Туннель в небе», Дугласа Адамса «Автостопом по галактике» и Чезаре Дансинни «Отбросы Вселенной», в новелле Мака Рейнольдса «Адаптация», а также в космических компьютерных симуляторах «Элит» и «Элит-2».
Расположена Туманность Кошачий Глаз в направлении созвездия Дракон на удалении от Земли примерно в 3 300 световых лет или в 1 килопарсек. В то же время, как уже стало привычным для подобных объектов, погрешность этого значения довольно весомая и составляет как в плюс, так и в минус около 900 световых лет.
Имея примерно 8-ю звездную величину, Туманность Кошачий Глаз легко наблюдаема при помощи даже бинокля. В то же время для оптимального наблюдения за объектом все же будет необходим телескоп с аппретурой хотя бы в 75 миллиметров. Естественно, при наличии оптических средств с большим разрешением можно будет рассмотреть даже сложную текстуру и цветность туманности.
Обнаружить Кошачий Глаз жителям Северного полушария можно между астеризмами головы и верхней части хвоста дракона. Она будет лежать практически на мнимой прямой линии, проходящей через звезды Альваид или Бета Дракона и Хи Дракона чуть ближе к Хи. Прямое восхождение в этом случае составит 17 часов 58 минут между 33 и 34 секундами при северном склонении в 66 градусов и почти 38 минут.
Несмотря на то, что Туманность Кошачий Глаз является одной из самых изученных на данный момент, она продолжается оставаться еще и одной из самых загадочных и непонятных. В ходе исследований у нее был выявлен ряд особенностей, которые не могут объяснить однозначно до сих пор. Сложность структуры Кошачьего Глаза пытаются объяснить корональными выбросами в двойной звездной системе, которая якобы находится в центре туманности, однако прямых свидетельств двоичности центральной звезды до сих пор нет.
В ходе анализа химического состава различными методами также были получены противоречивые данные. Причина этих расхождений неясна. В центре Туманности Кошачий Глаз, согласно этих данных, находится яркая и горячая звезда, которая около 1000 лет назад сбросила свою внешнюю оболочку и произвела туманность. Как классифицировать эту звезду? К однозначному мнению в этом вопросе также не пришли. Вероятно, это никак не белый карлик. После сброса оболочки, по всей видимости, гелиевые реакции в недрах и на поверхности светила продолжились, нагнетая ее температуру до показателей от 80 до 100 тысяч градусов по Кельвину, что вносит свой вклад в общую болометрическую светимость, превышающую солнечную, по меньшей мере, в 10 000 раз. Спектр излучения этой звезды показал большое содержание элементов, тяжелее гелия, а именно кислорода и азота, что дает основание условно отнести это светило к звездам класса Вольфа-Райе, однако учитывая ее массу примерно в 60-80% от солнечной, конечно же, классификация ее, как звезды Вольфа-Райе не выдерживает критики. Поэтому астрономы выделяют подобные объекты в отдельный класс звезд, которые называют звездами в центре планетарных туманностей или центральными звездами планетарных туманностей, выделив им даже отдельную область на диаграмме Герцшпрунга-Рассела. Отметим только то, что по своим характеристикам они очень сильно напоминают горячие субкарлики.
Наблюдения в рентгеновском диапазоне при помощи космической рентгеновской обсерватории «Чандра» показали наличие компактных областей чрезвычайно горячего газа внутри туманности, температура которых оценивается в 1 миллион 700 тысяч градусов по Кельвину. Подобное также является загадкой, однако его пытаются объяснить результатом взаимодействия мощного звездного ветра, скорость которого определяют в 1900 километров в секунду, с веществом, которое было выброшено звездой ранее. Это интересное взаимодействие создает так называемый внутренний пузырь туманности. Более удаленные от центра области имеют куда меньшие температуры, которые оцениваются в пределе от 7 до 9 тысяч Кельвинов при плотности примерно в 5000 частиц на кубометр. В то же время внешний ореол при чуть меньшей плотности несколько горячее, его температура даже доходит до 15 000 градусов по Кельвину. Отметим, что в среднем эффективный диаметр туманности составляет около двух десятых светового года.
Обсерватория «Чандра» также обнаружила точечный источник рентгеновского излучения в районе центральной звезды. Объяснить его наличие, учитывая довольно высокую температуру поверхности светила, очень тяжело. А поэтому предполагают о наличии аккреционного диска в двойной звездной системе. Опять же речь в этом случае ведется о наличии второго компаньона, который до сих пор не обнаружен.
Что касается химического состава Кошачьего Глаза, то тут ничего необычного как бы и нет. Как всегда для подобных объектов, в составе превалирует водород при примерно 10-12% содержания гелия, процентное соотношение наличия углерода, азота, кислорода и других более или менее тяжелых элементов незначительное.
Возраст Туманности Кошачий Глаз, судя по угловой скорости расширения, составляет около 1 000 лет. Однако внешние пиковидные части туманности имеют немного больший возраст — около 1600 лет, что говорит о нестабильности звезды-прародительницы, которая выбрасывала вещество в ограниченных количествах еще задолго до глобального сброса своей оболочки. Центральная звезда в своей юности, вероятно, была очень похожа на наше Солнце, имея массу от двух до трех солнечных. Проэволюционировав, она расширилась в объеме и покраснела. Предполагается, что перед зарождением туманности она представляла собой красный гигант, который в тот момент пребывал на асимптотической ветви гигантов диаграммы Герцшпрунга-Рассела. Вне яркой внутренней части туманности, существует целый ряд концентрических колец, которые, как полагают, образовались задолго до формирования планетарной туманности. Эти кольца очень равномерно распределены, а это указывает на то, что выбрасывались они с очень регулярными интервалами и с довольно близкими скоростями. Общая масса колец составляет около одной десятой массы Солнца. Пульсации и выбросы центральной звезды, которые образовывали эти кольца, вероятно, начались 15 000 лет назад и прекратились примерно 1000 лет назад, когда началось формирование яркой центральной части. Именно центральная часть туманности и является результатом сброса верхней оболочки гигантской звездой, остатки которой мы сейчас наблюдаем в виде центральной горячей и яркой звезды с признаками Вольфа-Райе.
Что же ждет Туманность Кошачий Глаз в будущем? Ответить на этот вопрос однозначно нельзя, поскольку нет окончательного представления на счет бинарности центральной звезды. Как бы там ни было, но все же основная часть туманности рассеется в пространстве в ближайшие 10 тысяч лет. Центральная ее часть возможно и сохранится, время от времени подпитываясь выбросами и звездным ветром центрального светила, однако это будет уже не привычная для нас туманность, напоминающая кошачий глаз, а незначительный ее остаток. А поэтому спешим любоваться сказочным космическим зрелищем.
Читайте также: