Туманность Кошачий Глаз

Не путать с галактикой Кошачий Глаз .

Туманность Кошачий Глаз

Эмиссионная туманность
Планетарная туманность
Составное изображение с использованием оптических изображений HST и рентгеновских данных рентгеновской обсерватории Чандра .
Данные наблюдений: J2000. эпоха
Прямое восхождение	17 час 58 м 33.423 с
Склонение	+66° 37′ 59.52″
Расстояние	3,3 ± 0,9 бивней ( 1,0 ± 0,3 кпк )  ли
Apparent magnitude (V)	9.8Б
Apparent dimensions (V)	Ядро: 20 дюймов
Созвездие	Драко
Физические характеристики
Радиус	Ядро: 0,2 световых лет ли
Absolute magnitude (V)	−0.2 +0.8 −0,6 Б
Примечательные особенности	сложная структура
Обозначения	НГК 6543, Туманность Улитка, Туманность Подсолнух, (включает IC 4677 ), Колдуэлл 6

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 , доказавший, что планетарные туманности имеют газообразную, а не звездную природу. Структурно объект получил изображения высокого разрешения, 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 наблюдался в диапазоне от радио до рентгеновского диапазона .

Общая информация

NGC 6543 — с высоким северным склонением объект дальнего космоса . Его общая магнитуда составляет 8,1, с высокой поверхностной яркостью . Ее небольшая яркая внутренняя туманность имеет размер в среднем 16,1 угловых секунды , а размеры внешних видимых сгущений — около 25 угловых секунд. Глубокие изображения показывают протяженное гало диаметром около 300 угловых секунд или 5 угловых минут . который когда-то был выброшен центральной звездой -прародительницей во время фазы красного гиганта .

NGC 6543 находится на расстоянии 4,4 угловых минут от текущего положения северного полюса эклиптики , что меньше, чем 1 ⁄ 10 из 45 угловых минут между Полярной звездой Земли и текущим положением северной оси вращения . Это удобный и точный маркер оси вращения земной эклиптики , вокруг которой вращается Северный полюс мира . Это также хороший маркер 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 как маркера полярной станции на эклиптике по сути является постоянным в шкале времени человеческой истории, в отличие от полярной звезды , которая меняется каждые несколько тысяч лет.

Наблюдения показывают, что яркая туманность имеет температуру от 7000 до 9000 К , а средняя плотность составляет около 5000 частиц на кубический сантиметр. Его внешнее гало имеет более высокую температуру (около 15 000 К) , но гораздо меньшую плотность. Скорость быстрого звездного ветра составляет около 1900 км/с , при этом спектроскопический анализ показывает, что текущая скорость потери массы составляет в среднем 3,2 × 10. ⁻⁷ солнечных масс в год, что эквивалентно двадцати триллионам тонн в секунду (20 Эг/с).

Оптическое изображение окружающего туманность гало.

Температура поверхности центральной PNN составляет около 80 000 К , что в 10 000 раз ярче Солнца. Звездная классификация : звезда типа O7+ [WR] . Расчеты показывают, что PNN превышает одну солнечную массу из теоретических начальных 5 солнечных масс. Центральная звезда Вольфа – Райе имеет радиус 0,65 R _☉ (452 ​​000 км). Туманность Кошачий Глаз, указанная в некоторых источниках, находится примерно в трех тысячах световых лет от Земли.

Наблюдения

Кошачий глаз — первая планетарная туманность, которую Уильям Хаггинс наблюдал с помощью августа спектроскопа 29 1864 года. Наблюдения Хаггинса показали, что спектр туманности был прерывистым и состоял из нескольких ярких эмиссионных линий, что является первым указанием на то, что планетарные туманности состоят из разреженного ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения на этих длинах волн используются для определения содержания. в то время как изображения на этих длинах волн были использованы для выявления сложной структуры туманности.

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. 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 в 6,4 × 10 ⁻⁴ солнечные массы.

Инфракрасное излучение также выявляет 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 материала не ионизировано, но эмиссия молекулярного водорода в NGC 6543 кажется яркой на внутреннем крае ее внешнего гало. Это может быть связано с ударными волнами, возбуждающими H ₂ при столкновении выбросов, движущихся с разными скоростями. Общий вид туманности Кошачий Глаз в инфракрасном диапазоне (длины волн 2–8 мкм) аналогичен видимому свету.

Оптические и ультрафиолетовые наблюдения

Полученное здесь изображение космического телескопа «Хаббл» имеет искусственные цвета и предназначено для выделения областей 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 в 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

Рентгеновское изображение туманности.

В 2001 году наблюдения рентгеновской диапазоне обсерватории «Чандра» в рентгеновском показали наличие внутри NGC 6543 чрезвычайно горячего газа с температурой 1,7 × 10 ⁶ К. ​ Считается, что очень горячий газ возникает в результате сильного взаимодействия быстрого звездного ветра с ранее выброшенным материалом. Это взаимодействие опустошило 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 . Ожидается, что звезда с температурой фотосферы около 100 000 К не будет сильно излучать жесткое рентгеновское излучение, поэтому их присутствие является чем-то вроде загадки. Это может указывать на наличие высокотемпературного аккреционного диска внутри двойной звездной системы. Данные жесткого рентгеновского излучения остаются интригующими более десяти лет спустя: «Кошачий глаз» был включен в исследование «Чандра» 2012 года 21 центральной звезды планетарных туманностей (CSPNe) в окрестностях Солнца , в ходе которого было обнаружено: «Все, кроме одного, из X- Точечные источники лучей, обнаруженные на CSPNe, демонстрируют более жесткие, чем ожидалось, рентгеновские спектры от горячих (~ 100 000 К ) центральных фотосфер звезд, что, возможно, указывает на высокую частоту двойных звезд. спутники CSPNe. Другие возможные объяснения включают в себя самошоковые ветры или откат массы PN».

Расстояние

Расстояния до планетарных туманностей, таких как NGC 6543, обычно очень неточны и малоизвестны. Некоторые недавние наблюдения NGC 6543 с интервалом в несколько лет, сделанные космическим телескопом Хаббла, определили ее расстояние по скорости углового расширения 3,457 миллисекунд дуги в год. Предположим, что скорость расширения линии видимости равна 16,4 км·с. ⁻¹ , это означает, что расстояние до NGC 6543 составляет 1001 ± 269   парсеков ( 3 × 10 ¹⁹ k или 3300   световых лет ) от Земли. Несколько других ссылок на расстояние, например, то, что цитируется в SIMBAD в 2014 году на основе Стангеллини, Л. и др. (2008) предполагают, что расстояние составляет 1623 парсека ( 5300 световых лет).

Возраст

Угловое расширение туманности также можно использовать для оценки ее возраста. Если бы она расширялась с постоянной скоростью 10 миллисекунд дуги в год, то потребовалось бы 1000 ± 260 лет для достижения диаметра в 20 угловых секунд . Это может быть верхним пределом возраста, поскольку выброшенный материал будет замедляться, когда он встретит материал, выброшенный из звезды на более ранних стадиях ее эволюции, и межзвездную среду .

Состав

Изображение NGC 6543 обработано, чтобы выявить концентрические кольца, окружающие внутреннее ядро. Также видны линейные структуры, возможно, вызванные прецессией струй из центральной двойной двойной 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 можно определить с помощью спектроскопических исследований. Изобилие обычно выражается относительно водорода, наиболее распространенного элемента.

Различные исследования обычно находят разные значения содержания элементов. Часто это происходит потому, что спектрографы, прикрепленные к телескопам, не собирают весь свет от наблюдаемых объектов, а вместо этого собирают свет из щели или небольшой апертуры . Следовательно, разные наблюдения могут брать разные части туманности.

Однако результаты для NGC 6543 в целом согласуются с тем, что по отношению к водороду содержание гелия составляет около 0,12, а содержание углерода и азота составляет около 3 × 10. ⁻⁴ , а содержание кислорода около 7 × 10 ⁻⁴ . Это довольно типичное содержание для планетарных туманностей: содержание углерода, азота и кислорода превышает значения, обнаруженные для Солнца, из-за эффектов нуклеосинтеза, обогащающих атмосферу звезды тяжелыми элементами перед тем, как она выбрасывается 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 очень сложная туманность, и механизм или механизмы, которые привели к ее сложной морфологии, до конца не изучены. 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 талии. Перетяжка наблюдается как второй по величине эллипс, лежащий перпендикулярно пузырю с горячим газом.

Структура яркой части туманности обусловлена ​​в первую очередь взаимодействием быстрого звездного ветра , излучаемого центральной PNN, с видимым веществом, выброшенным при формировании туманности. Это взаимодействие вызывает излучение рентгеновских лучей, о которых говорилось выше. Звездный ветер, дувший со скоростью до 1900 км/с , «выдолбил» внутренний пузырь туманности и, по-видимому, лопнул пузырь с обоих концов.

Предполагается также, что это центральная звезда PNN спектрального класса WR:+O7, HD 164963 / BD +66 1066 / PPM 20679. Туманность может быть порождена двойной звездой . Существование аккреционного диска, вызванное массопереносом между двумя компонентами системы, может привести к возникновению полярных струй , которые будут взаимодействовать с ранее выброшенным материалом. Со временем направление полярных струй будет меняться из-за прецессии .

За пределами яркой внутренней части туманности имеется ряд концентрических колец, которые, как полагают, были выброшены до образования планетарной туманности, когда звезда находилась на асимптотической гигантской ветви диаграммы Герцшпрунга-Рассела . Эти кольца расположены очень равномерно, что позволяет предположить, что механизм, ответственный за их формирование, выбрасывал их через очень равные промежутки времени и с очень одинаковой скоростью. Общая масса колец составляет около 0,1 солнечной массы. Пульсации, образовавшие кольца, вероятно, начались 15 000 лет назад и прекратились около 1000 лет назад, когда началось формирование яркой центральной части (см. выше).

Далее на большие расстояния от звезды простирается большое слабое гало. Гало снова предшествует образованию главной туманности. Масса гало оценивается в 0,26–0,92 массы Солнца.

См. также

• Список крупнейших туманностей

Цитируемые источники

• Балик, Брюс; Престон, Хизер Л. (октябрь 1987 г.), «Модель раздутого ветром пузыря для NGC 6543», Astronomical Journal , 94 : 958–963, Бибкод : 1987AJ.....94..958B , doi : 10.1086/114528
• Балик, Брюс; Уилсон, Джанин; Хаджян, Арсен Р. (2001), «NGC 6543: Кольца вокруг кошачьего глаза», Astronomical Journal , 121 (1): 354–361, Бибкод : 2001AJ....121..354B , doi : 10.1086/318052
• Бьянки, Л.; Серрато, С.; Грюинг, М. (ноябрь 1986 г.), «Потеря массы центральных звезд планетарных туманностей — ядра NGC 6543», Astronomy and Astrophysicals , 169 (1–2): 227–236, Бибкод : 1986A&A...169.. 227Б
• Чу, Ю-Хуа; Герреро, Мартин А.; Грюндл, Роберт А.; Уильямс, Роза М.; и др. (2001), «Чандра обнаруживает рентгеновский блеск в кошачьем глазу», 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; Грюндл, Роберт А.; Уильямс, Роза М.; и др. (2001), «Загадочные точечные источники рентгеновского излучения у центральных звезд NGC 6543 и NGC 7293», Astrophysical Journal , 553 (1): L55–L58, arXiv : astro-ph/0104270 , Bibcode : 2001ApJ... 553L..55G , дои : 10.1086/320509 , S2CID   18199443
• Час, Джозеф Л.; Последний, Уильям Б.; Аллен, Лори Э .; Маренго, Массимо; и др. (2004), «Наблюдения планетарных туманностей инфракрасной решетчатой ​​камерой (IRAC)», серия дополнений к Astrophysical Journal , 154 (1):296–301, arXiv : astro-ph/0405614 , Bibcode : 2004ApJS..154..296H , doi : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 10.1086/4
• Хён, С.; Аллер, Л.Х.; Фейбельман, Вашингтон; Ли, ВБ; и др. (2000), «Оптический спектр планетарной туманности NGC 6543», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 318 (1): 77–91, Бибкод : 2000MNRAS.318...77H , doi : 10.1046/j.1365 -8711.2000.03642.x
• Кастнер, Дж.; Монтес, Р. младший; Балик, Б.; Фрю, диджей; и др. (2012), «Рентгеновское исследование планетарных туманностей Чандра (CHANPLANS): исследование двойственности, магнитных полей и столкновений ветров», Astronomical Journal , 144 (2): 18, arXiv : 1204.6055 , Bibcode : 2012AJ.... 144...58К , дои : 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 помощью ISOPHOT. I. Природа расширенного ИК-излучения планетарных туманностей», Astronomy and Astrophysicals , 452 (2): 523–535, Bibcode : 2006A&A... 452. .523K , дои : 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, LF; Сольф, Дж. (1992), «Длиннощелевая спектроскопия планетарной туманности NGC 6543 — коллимированные биполярные выбросы из прецессирующего центрального источника?», Astronomy and Astrophysicals , 260 (1–2): 397–410, Bibcode : 1992A&A. ..260..397М
• Мур, С.Л. (2007), «Наблюдение за туманностью Кошачий глаз», Журнал Британской астрономической ассоциации , 117 (5): 279–280, Бибкод : 2007JBAA..117R.279M
• Рид, Даррен С.; Балик, Брюс; Хаджян, Арсен Р.; Клейтон, Трейси Л.; и др. (1999), «Измерения расширения NGC 6543 космическим телескопом Хаббл: параллаксное расстояние и эволюция туманности», Astronomical Journal , 118 (5): 2430–2441, arXiv : astro-ph/9907313 , Bibcode : 1999AJ…. , дои : . http://dx.doi.org/10.1086/301091 ,  S2CID
• SIMBAD (22 декабря 2006 г.), Результаты для туманности Кошачий Глаз
• Вессон, Р.; Лю, X.-W. (2004), «Физические условия в планетарной туманности NGC 6543», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества , 351 (3): 1026–1042, Бибкод : 2004MNRAS.351.1026W , doi : 10.1111/j.1365-2966.2004.07856.x

Внешние ссылки

• Туманность Кошачий Глаз, выпущенная в ЕКА/Хаббле. Архивировано 11 марта 2009 г. в Wayback Machine.
• Снимки туманности Кошачий Глаз в ЕКА/Хаббле
• Фотоальбом рентгеновской обсерватории Чандра: NGC 6543
• Астрономическая картина дня
  • Туманность Кошачий Глаз , 31 октября 1999 г.
  • Ореол кошачьего глаза 9 мая 2010 г.
  • Туманность Кошачий Глаз 2016, 3 июля
• Хаббл исследует сложную историю умирающей звезды — статья на сайте Хаббла о туманности Кошачий глаз.
• NGC6543 Туманность Кошачий Глаз
• Набор инструментов цвета Хаббла: Туманность «Кошачий глаз » — статья, показывающая процесс объединения изображений, используемый для создания изображения туманности.
• Туманность Кошачий Глаз на WikiSky : DSS2 , SDSS , GALEX , IRAS , Водород α , Рентгеновские лучи , Астрофото , Карта неба , Статьи и изображения
• Туманность Кошачий Глаз в Constellation Guide

• СЭДС – NGC 6543