Туманность Кошачий Глаз
Планетарная туманность в созвездии Дракона
Туманность Кошачий Глаз
Эмиссионная туманность
Планетарная туманность
Объект, напоминающий красный глаз, с синим зрачком, красно-синей радужкой и зеленой бровью. Еще одна зеленая «бровь» расположена под глазом, симметрично зрачку.
Составное изображение с использованием оптических изображений с HST и рентгеновских данных рентгеновской обсерватории Чандра .
Данные наблюдений: эпоха J2000
прямое восхождение17 ч 58 м 33,423 с [1]
Склонение+66° 37′ 59.52″ [1]
Расстояние3,3 ± 0,9  тысяч лет назад (1,0 ± 0,3  кпк ) [2]  св. лет
Видимая звездная величина (V)9.8Б [1]
Видимые размеры (V)Сердечник: 20″ [2]
СозвездиеДрако
Физические характеристики
РадиусЯдро: 0,2 световых лет [примечание 1]  световых лет
Абсолютная величина (V)−0,2+0,8
−0,6Б [примечание 2]
Примечательные особенностисложная структура
ОбозначенияNGC 6543, [1] Туманность Улитка, [1] Туманность Подсолнух, [1] (включая IC 4677 ), [1] Колдуэлл 6
См. также: Списки туманностей

Туманность Кошачий глаз (также известная как NGC 6543 и Колдуэлл 6 ) — планетарная туманность в северном созвездии Дракона , открытая Уильямом Гершелем 15 февраля 1786 года. Это была первая планетарная туманность, спектр которой исследовал английский астроном-любитель Уильям Хаггинс , показав, что планетарные туманности были газообразными, а не звездными по своей природе. Что касается структуры, то объект имел изображения с высоким разрешением, полученные космическим телескопом Хаббл, на которых были видны узлы, струи, пузыри и сложные дуги, освещаемые центральным горячим ядром планетарной туманности (PNN). [3] Это хорошо изученный объект, который наблюдался в диапазоне от радио до рентгеновских длин волн . В центре туманности Кошачий глаз находится умирающая звезда Вольфа Райе, которую можно увидеть на изображении WR 124 , полученном телескопом Уэбба . Центральная звезда туманности Кошачий глаз имеет звездную величину +11,4. Снимки космического телескопа Хаббл показывают своего рода рисунок мишени для дартса из концентрических колец, исходящих из центра.

Общая информация

NGC 6543 — это объект глубокого космоса с высоким северным склонением . Его общая величина составляет 8,1, а поверхностная яркость — высокая . Его небольшая яркая внутренняя туманность охватывает в среднем 16,1 угловых секунд , а внешние заметные сгущения — около 25 угловых секунд. [4] Глубокие изображения показывают протяженное гало диаметром около 300 угловых секунд или 5 угловых минут , [5] которое когда-то было выброшено центральной звездой -прародительницей во время ее фазы красного гиганта .

NGC 6543 находится в 4,4  минутах дуги от текущего положения северного эклиптического полюса , менее чем в 1 ⁄ 10 из 45  угловых минут между Полярной звездой и текущим положением северной оси вращения Земли . Это удобный и точный маркер для 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 описывают на небе. Поскольку движение по небу эклиптического полюса очень медленно по сравнению с движением северного полюса Земли, его положение как маркера эклиптической полюсной станции по существу постоянно на временной шкале человеческой истории, в отличие от полярной звезды , которая меняется каждые несколько тысяч лет.

Наблюдения показывают, что яркая туманность имеет температуру между7000 и9000  К , средняя плотность которых составляет около5000 частиц на кубический сантиметр. [6] Его внешний ореол имеет более высокую температуру вокруг15 000 К , но имеет гораздо меньшую плотность. [7] Скорость быстрого звездного ветра составляет около1900 км/с , где спектроскопический анализ показывает текущую скорость потери массы в среднем3,2 × 10−7 солнечных масс в год, что эквивалентно двадцати триллионам тонн в секунду (20 Эг/с). [6]

Оптическое изображение окружающего туманность гало.

Температура поверхности центральной PNN составляет около80 000 K , что в 10 000 раз ярче Солнца. Звездная классификация — звезда типа O7 +  [WR] . [6] Расчеты показывают, что PNN имеет массу более одной солнечной массы , из теоретических начальных 5 солнечных масс. [8] Центральная звезда Вольфа-Райе имеет радиус 0,65  R ☉ (452 ​​000 км). [9] Туманность Кошачий глаз, указанная в некоторых источниках, находится на расстоянии около трех тысяч световых лет от Земли. [10]

Наблюдения

Кошачий глаз был первой планетарной туманностью, которую наблюдал Уильям Хаггинс с помощью спектроскопа 29 августа 1864 года. [11] [12] Наблюдения Хаггинса показали, что спектр туманности был прерывистым и состоял из нескольких ярких эмиссионных линий, что стало первым указанием на то, что планетарные туманности состоят из разреженного ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения на этих длинах волн используются для определения обилия, [13] в то время как изображения на этих длинах волн использовались для выявления сложной структуры туманности. [14]

Инфракрасные наблюдения

Наблюдения 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-прародительницы. Она поглощает свет от центральной звезды и переизлучает его в инфракрасном диапазоне. Спектр инфракрасного излучения пыли подразумевает, что температура пыли составляет около 85 К, а масса пыли оценивается в6,4 × 10−4 солнечных масс. [ 15]

Инфракрасное излучение также показывает присутствие неионизированного материала, такого как молекулярный водород (H 2 ) и аргон . Во многих планетарных туманностях молекулярное излучение сильнее всего на больших расстояниях от звезды, где больше неионизированного материала, но молекулярное водородное излучение в NGC 6543 кажется ярким на внутреннем крае его внешнего гало. Это может быть связано с ударными волнами, возбуждающими H 2 , когда сталкиваются выбросы, движущиеся с разной скоростью. Общий вид туманности Кошачий глаз в инфракрасном диапазоне (длины волн 2–8 мкм) аналогичен в видимом свете. [16]

Оптические и ультрафиолетовые наблюдения

Изображение космического телескопа Хаббл, полученное здесь, представлено в ложных цветах, призванных выделить области высокой и низкой ионизации . Было сделано три изображения в фильтрах, изолирующих свет, излучаемый однократно ионизированным водородом на 656,3  нм , однократно ионизированным азотом на 658,4 нм и дважды ионизированным кислородом на 500,7 нм. Изображения были объединены как красный, зеленый и синий каналы соответственно, хотя их истинные цвета — красный, красный и зеленый. Изображение показывает две «шапки» менее ионизированного материала на краю туманности. [17]

Рентгеновские наблюдения

Рентгеновское изображение туманности.

В 2001 году наблюдения в рентгеновском диапазоне, проведенные рентгеновской обсерваторией Чандра, выявили наличие чрезвычайно горячего газа внутри NGC 6543 с температурой1,7 × 10 6  K . [18] Считается, что очень горячий газ является результатом бурного взаимодействия быстрого звездного ветра с ранее выброшенным материалом. Это взаимодействие выдолбило внутренний пузырь туманности. [14] Наблюдения Chandra также выявили точечный источник в месте расположения центральной звезды. Спектр этого источника простирается до жесткой части рентгеновского спектра, до 0,5–1,0  кэВ . Звезда с фотосферной температурой около100 000 К не должны были бы сильно излучать в жестком рентгеновском диапазоне, поэтому их присутствие является своего рода загадкой. Это может указывать на присутствие высокотемпературного аккреционного диска в двойной звездной системе. [19] Данные о жестком рентгеновском диапазоне остаются интригующими более десяти лет спустя: Cat's Eye был включен в обзор Chandra 2012 года 21 центральной звезды планетарных туманностей (CSPNe) в солнечном районе , который обнаружил: «Все, кроме одного, точечные рентгеновские источники, обнаруженные в CSPNe, демонстрируют рентгеновские спектры, которые жестче, чем ожидалось от горячих (~100 000 K ) центральные звездные фотосферы, возможно, указывая на высокую частоту двойных компаньонов CSPNe. Другие возможные объяснения включают в себя саморазрушающие ветры или откат массы PN." [20]

Расстояние

Расстояния до планетарных туманностей, таких как NGC 6543, как правило, очень неточны и не очень хорошо известны. [21] Некоторые недавние наблюдения NGC 6543 с помощью космического телескопа Хаббл, проведенные с разницей в несколько лет, определяют ее расстояние по угловой скорости расширения 3,457 миллисекунд дуги в год. Предполагая, что скорость расширения по линии визирования составляет 16,4 км·с −1 , это означает, что расстояние NGC 6543 составляет1001 ± 269  парсеков (3 × 10 19  к или3300  световых лет ) от Земли. [22] Несколько других ссылок на расстояния, например, те, что цитируются в SIMBAD в 2014 году на основе Stanghellini, L., et al. (2008), предполагают, что расстояние составляет1623 парсека (5300 световых лет). [23]

Возраст

Угловое расширение туманности также может быть использовано для оценки ее возраста. Если она расширяется с постоянной скоростью 10 угловых миллисекунд в год, то это займет1000 ± 260 лет , чтобы достичь диаметра в 20 угловых секунд. Это может быть верхним пределом возраста, поскольку выброшенный материал будет замедляться, когда столкнется с материалом, выброшенным из звезды на более ранних стадиях ее эволюции, и межзвездной средой . [22]

Состав

Сине-зеленый диффузный диск со сложной круговой структурой в центре. Диск пересекает s-образная коричневая кривая.
Изображение NGC 6543 обработано для выявления концентрических колец, окружающих внутреннее ядро. Также видны линейные структуры, возможно, вызванные прецессирующими струями из двойной центральной звездной системы.

Как и большинство астрономических объектов, NGC 6543 состоит в основном из водорода и гелия , а более тяжелые элементы присутствуют в небольших количествах. Точный состав может быть определен с помощью спектроскопических исследований. Содержание обычно выражается относительно водорода, самого распространенного элемента. [7]

Различные исследования обычно обнаруживают различные значения элементарного содержания. Это часто происходит из-за того, что спектрографы, прикрепленные к телескопам, не собирают весь свет от наблюдаемых объектов, а вместо этого собирают свет из щели или небольшой апертуры . Поэтому различные наблюдения могут охватывать разные части туманности.

Однако результаты для NGC 6543 в целом согласуются с тем, что относительно водорода содержание гелия составляет около 0,12, а содержание углерода и азота — около3 × 10−4 , а содержание кислорода составляет около7 × 10 −4 . [13] Это довольно типичные содержания для планетарных туманностей, при этом содержания углерода, азота и кислорода превышают значения, обнаруженные для Солнца, из-за эффектов нуклеосинтеза, обогащающих атмосферу звезды тяжелыми элементами до того, как она будет выброшена в виде планетарной туманности. [24]

Глубокий спектроскопический анализ NGC 6543 может указывать на то, что туманность содержит небольшое количество материала, который сильно обогащен тяжелыми элементами; это обсуждается ниже. [13]

Кинематика и морфология

Туманность Кошачий глаз структурно является очень сложной туманностью, и механизм или механизмы, которые привели к ее сложной морфологии, не очень хорошо изучены. [14] Центральная яркая часть туманности состоит из внутреннего вытянутого пузыря (внутреннего эллипса), заполненного горячим газом. Он, в свою очередь, вложен в пару более крупных сферических пузырей, соединенных вместе вдоль их талии. Талия наблюдается как второй больший эллипс, лежащий перпендикулярно пузырю с горячим газом. [25]

Структура яркой части туманности в первую очередь обусловлена ​​взаимодействием быстрого звездного ветра, испускаемого центральной PNN, с видимым материалом, выброшенным во время формирования туманности. Это взаимодействие вызывает испускание рентгеновских лучей, обсуждавшихся выше. Звездный ветер, дующий со скоростью до1900 км/с , «выдолбил» внутренний пузырь туманности и, по-видимому, разорвал пузырь с обоих концов. [14]

Также предполагается, что центральная звезда WR:+O7 спектрального класса PNN, HD 164963 / BD +66 1066 / PPM 20679 [1] туманности может быть сгенерирована двойной звездой . [1] Существование аккреционного диска , вызванного переносом массы между двумя компонентами системы, может привести к появлению полярных струй , которые будут взаимодействовать с ранее выброшенным материалом. Со временем направление полярных струй будет меняться из-за прецессии . [26] [27]

За пределами яркой внутренней части туманности находится ряд концентрических колец, которые, как полагают, были выброшены до образования планетарной туманности, когда звезда находилась на асимптотической гигантской ветви диаграммы Герцшпрунга-Рассела . Эти кольца очень равномерно распределены, что позволяет предположить, что механизм, ответственный за их формирование, выбрасывал их с очень регулярными интервалами и с очень похожими скоростями. [5] Общая масса колец составляет около 0,1 массы Солнца. [28] Пульсации, которые сформировали кольца, вероятно, начались 15 000 лет назад и прекратились около1000 лет назад, когда началось формирование яркой центральной части (см. выше). [29]

Далее, большое слабое гало простирается на большие расстояния от звезды. Гало снова предшествует образованию основной туманности. Масса гало оценивается в 0,26–0,92 солнечных масс. [28]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Расстояние × sin(диаметр_угол / 2 ) = 0,2 светового радиуса
  2. ^ 9.8B видимая величина – 5×{log(1.0 ± 0.3 кпк расстояние) − 1} = −0.2+0,8
    −0,6    B абсолютная величина

Ссылки

  1. ^ abcdefghi (SIMBAD 2006)
  2. ^ ab (Рид и др., 1999)
  3. ^ Шоу, РА (1985). "Эволюция ядер планетарных туманностей (PNN)". Докторская диссертация, Иллинойсский университет, Урбана-Шампейн . Bibcode :1985PhDT........13S.
  4. ^ (Рид и др., 1999, стр. 2433)
  5. ^ ab (Балик, Уилсон и Хаджян 2001, стр. 354)
  6. ^ abc (Wesson & Liu 2004, стр. 1026, 1028)
  7. ^ ab (Вессон и Лю 2004, стр. 1029)
  8. ^ (Бьянки, Серрато и Грюинг, 1986)
  9. ^ Путеводитель по созвездиям
  10. ^ Nemiroff, R.; Bonnell, J., ред. (13 мая 2007 г.). «Туманность Кошачий глаз с Хаббла». Астрономическая картинка дня . NASA . Получено 26 октября 2011 г.
  11. ^ Хаггинс, Уильям; Миллер, WA (1864). «О спектрах некоторых туманностей». Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 154 : 437–444. Bibcode : 1864RSPT..154..437H. doi : 10.1098/rstl.1864.0013 .См. стр. 438, «№ 4373».
  12. ^ (Квок 2000, стр. 1)
  13. ^ abc (Wesson & Liu 2004, стр. 1026–1027, 1040–1041)
  14. ^ abcd (Balick & Preston 1987, стр. 958, 961–963)
  15. ^ (Клаас и др. 2006, стр. 523)
  16. ^ (Хора и др. 2004, стр. 299)
  17. ^ (Вессон и Лю 2004, стр. 1027–1031)
  18. ^ (Чу и др., 2001)
  19. ^ (Герреро и др., 2001)
  20. ^ (Кастнер и др. 2012)
  21. ^ (Рид и др., 1999, стр. 2430)
  22. ^ ab (Рид и др., 1999, стр. 2433–2438)
  23. ^ Стангеллини, Л; Шоу, РА; Виллавер, Э. (2008). «Калибровка Магелланова облака шкалы расстояний галактической планетарной туманности». Астрофизический журнал . 689 (1): 194–202. arXiv : 0807.1129 . Бибкод : 2008ApJ...689..194S. дои : 10.1086/592395. S2CID  119257242.
  24. ^ (Хён и др. 2000)
  25. ^ (Рид и др., 1999, стр. 2438–2440)
  26. ^ (Балик и Престон 1987)
  27. ^ (Миранда и Солф 1992)
  28. ^ ab (Балик, Уилсон и Хаджян 2001, стр. 358)
  29. ^ (Балик, Уилсон и Хаджян 2001, стр. 359–360)

Цитируемые источники

  • Балик, Брюс; Престон, Хизер Л. (октябрь 1987 г.), «Модель пузыря, надуваемого ветром, для NGC 6543», Astronomical Journal , 94 : 958–963, Bibcode : 1987AJ.....94..958B, doi : 10.1086/114528
  • Балик, Брюс; Уилсон, Жанин; Хаджян, Арсен Р. (2001), «NGC 6543: Кольца вокруг кошачьего глаза», Astronomical Journal , 121 (1): 354–361, Bibcode : 2001AJ....121..354B, doi : 10.1086/318052
  • Бьянки, Л.; Серрато, С.; Грюинг, М. (ноябрь 1986 г.), «Потеря массы центральными звездами планетарных туманностей — ядром NGC 6543», Астрономия и астрофизика , 169 (1–2): 227–236, Bibcode : 1986A&A...169..227B
  • Чу, Ю-Хуа; Герреро, Мартын А.; Грюндль, Роберт А.; Уильямс, Роза М.; и др. (2001), «Чандра обнаруживает рентгеновский отблеск в глазу кошки», Astrophysical Journal , 553 (1): L69–L72, arXiv : astro-ph/0101444 , Bibcode : 2001ApJ...553L..69C, doi : 10.1086/320495, S2CID  18254815
  • Герреро, Мартин А.; Чу, Ю-Хуа; Грюндль, Роберт А.; Уильямс, Роза М.; и др. (2001), «Загадочные точечные источники рентгеновского излучения в центральных звездах NGC 6543 и NGC 7293», Astrophysical Journal , 553 (1): L55–L58, arXiv : astro-ph/0104270 , Bibcode : 2001ApJ...553L..55G, doi : 10.1086/320509, S2CID  18199443
  • Хора, Джозеф Л.; Последний, Уильям Б.; Аллен, Лори Э .; Маренго, Массимо; и др. (2004), «Наблюдения планетарных туманностей с помощью инфракрасной камеры (IRAC)», серия дополнений к Astrophysical Journal , 154 (1): 296–301, arXiv : astro-ph/0405614 , Bibcode : 2004ApJS..154..296H, doi : 10.1086/422820
  • Hyung, S.; Aller, LH; Feibelman, WA; Lee, WB; et al. (2000), "Оптический спектр планетарной туманности NGC 6543", Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 318 (1): 77–91, Bibcode : 2000MNRAS.318...77H, doi : 10.1046/j.1365-8711.2000.03642.x
  • Kastner, J.; Montez, R. Jr.; Balick, B.; Frew, DJ; et al. (2012), "Рентгеновское исследование планетарных туманностей обсерваторией Chandra (CHANPLANS): исследование двойственности, магнитных полей и столкновений ветров", Astronomical Journal , 144 (2): 18, arXiv : 1204.6055 , Bibcode : 2012AJ....144...58K, doi : 10.1088/0004-6256/144/2/58, hdl : 10486/661899, S2CID  53709567{{citation}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  • Клаас, У.; Уокер, С.Дж.; Мюллер, Т.Г.; Ричардс, П.Дж.; и др. (2006), «Многоапертурная фотометрия протяженных ИК-источников с ISOPHOT. I. Природа протяженного ИК-излучения планетарных туманностей», Астрономия и астрофизика , 452 (2): 523–535, Bibcode : 2006A&A...452..523K, doi : 10.1051/0004-6361:20053245
  • Квок, Сан (2000), «Глава 1: История и обзор», Происхождение и эволюция планетарных туманностей , Cambridge University Press, стр. 1–7, doi : 10.1017/CBO9780511529504, ISBN 978-0-521-62313-1
  • Миранда, Л. Ф.; Сольф, Дж. (1992), «Длиннощелевая спектроскопия планетарной туманности NGC 6543 — коллимированные биполярные выбросы из прецессирующего центрального источника?», Астрономия и астрофизика , 260 (1–2): 397–410, Bibcode : 1992A&A...260..397M
  • Мур, С.Л. (2007), «Наблюдение за туманностью Кошачий глаз», Журнал Британской астрономической ассоциации , 117 (5): 279–280, Bibcode : 2007JBAA..117R.279M
  • Рид, Даррен С.; Балик, Брюс; Хаджян, Арсен Р.; Клейтон, Трейси Л.; и др. (1999), «Измерения расширения NGC 6543 космическим телескопом Хаббла: параллаксное расстояние и эволюция туманностей», Astronomical Journal , 118 (5): 2430–2441, arXiv : astro-ph/9907313 , Bibcode : 1999AJ.... 118.2430R, номер документа : 10.1086/301091, S2CID  14746840
  • SIMBAD (22 декабря 2006 г.), Результаты для туманности Кошачий глаз
  • Вессон, Р.; Лю, С.-В. (2004), «Физические условия в планетарной туманности NGC 6543», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , 351 (3): 1026–1042, Bibcode : 2004MNRAS.351.1026W, doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.07856.x
На Викискладе есть медиафайлы по теме « Туманность Кошачий Глаз» .
  • Публикация туманности Кошачий глаз на ESA/Hubble, архив 2009-03-11 на Wayback Machine
  • Снимки туманности Кошачий глаз на сайте ESA/Hubble
  • Фотоальбом рентгеновской обсерватории Чандра: NGC 6543
  • Астрономическая картинка дня
    • Туманность Кошачий глаз 31 октября 1999 г.
    • Ореол кошачьего глаза 2010 9 мая
    • Туманность Кошачий Глаз 2016 3 июля
  • «Хаббл» исследует сложную историю умирающей звезды — статья на сайте HubbleSite о туманности Кошачий глаз.
  • NGC6543 Туманность Кошачий Глаз
  • Цветовой набор инструментов телескопа Хаббла: туманность Кошачий глаз — статья, демонстрирующая процесс составления изображения, используемый для получения изображения туманности.
  • Туманность Кошачий глаз на WikiSky : DSS2, SDSS, GALEX, IRAS, Hydrogen α, X-Ray, Astrophoto, Sky Map, Статьи и изображения
  • Туманность Кошачий глаз в Constellation Guide

  • SEDS – NGC 6543
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cat%27s_Eye_Nebula&oldid=1253836527"