Туманность Кошачий Глаз - Cats Eye Nebula

Туманность Кошачий Глаз
Эмиссионная туманность
Планетарная туманность
Объект, напоминающий красный глаз, с синим зрачком, красно-синей радужной оболочкой и зеленой бровью. Еще одна зеленая «бровь» расположена под глазом, симметрично относительно зрачка.
Составное изображение с использованием оптических изображений с HST и рентгеновские данные Рентгеновская обсерватория Чандра в 1995 г.
Данные наблюдений: J2000 эпоха
Прямое восхождение17час 58м 33.423s[1]
Склонение+66° 37′ 59.52″[1]
Расстояние3.3±0.9 кли (1.0±0.3 кпк)[2] лы
Видимая величина (V)9,8 млрд[1]
Видимые размеры (V)Сердечник: 20 ″[2]
СозвездиеДрако
Физические характеристики
РадиусЯдро: 0,2 лы[примечание 1] лы
Абсолютная величина (V)−0.2+0.8
−0.6B[заметка 2]
Примечательные особенностисложная структура
ОбозначенияNGC 6543,[1] Туманность улитка[1] Туманность подсолнечника,[1] (включает IC 4677 ),[1] Колдуэлл 6
Смотрите также: Списки туманностей

Координаты: Карта неба 17час 58м 33.423s, +66° 37′ 59.52″

В Туманность Кошачий Глаз (также известный как NGC 6543 и Колдуэлл 6) это планетарная туманность в северном созвездии Драко, обнаруженный Уильям Гершель 15 февраля 1786 года. Это была первая планетарная туманность, спектр был исследован английскими астроном-любитель Уильям Хаггинс, демонстрируя, что планетарные туманности были газовыми, а не звездными по своей природе. Конструктивно объект имел изображения высокого разрешения по Космический телескоп Хаббла обнаруживая узлы, струи, пузыри и сложные дуги, освещаемые центральным горячим ядро планетарной туманности (ПНН).[3] Это хорошо изученный объект, который наблюдали с радио к рентгеновский снимок длины волн.

Общая информация

NGC 6543 - высокий северный склонение объект глубокого космоса. Он имеет комбинированный величина 8.1, с высоким поверхностная яркость. Его маленькая яркая внутренняя туманность имеет в среднем 16,1 arcsec, с внешними выступающими конденсациями около 25 угловых секунд.[4] Глубокие изображения раскрывают расширенный гало около 300 угловых секунд или 5 arcmin через,[5] который когда-то был изгнан центральным прародитель звезда во время своего красный гигант фаза.

NGC 6543 составляет 4,4угловые минуты с текущей позиции северный полюс эклиптики, меньше чем1⁄10 из 45угловые минуты между Полярная звезда и текущее местоположение северной ось вращения. Это удобный и точный маркер оси вращения Земли. эклиптика, вокруг которого небесный северный полюс вращается. Это также хороший маркер для близлежащих «Неизменная» ось Солнечной системы, которая является центром кругов, каждый северный полюс планеты и северный полюс орбиты каждой планеты образуют в 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 постоянно на временной шкале истории человечества, в отличие от Полярная звезда, который меняется каждые несколько тысяч лет.

Наблюдения показывают, что яркая туманность имеет температуру между 7000 и 9000 K, средняя плотность которого около 5000 частиц на кубический сантиметр.[6] Его внешний ореол имеет более высокую температуру около 15000 K, но имеет гораздо меньшую плотность.[7] Скорость поста звездный ветер около 1900 км / с, куда спектроскопический анализ показывает текущую скорость потери массы в среднем 3.2×10−7 солнечных масс в год, что эквивалентно двадцати триллионам тонны в секунду (20 Eg / s).[6]

Оптическое изображение гало, окружающего туманность.

Температура поверхности центрального PNN составляет около 80000 K, существование 10000 раз ярче солнца. Звездная классификация это O7 +[WR] –Типа звезда.[6] Расчеты показывают, что PNN превышает единицу. солнечная масса, от теоретических начальных 5 солнечных масс.[8] Центральная звезда Вольфа – Райе имеет радиус 0,65р☉ (452000 км).[9] Туманность Кошачий глаз, приведенная в некоторых источниках, находится примерно в трех тысячах световых лет от Земли.[10]

Наблюдения

Кошачий глаз был первой планетарной туманностью, которую наблюдали с помощью спектроскоп к Уильям Хаггинс 29 августа 1864 г.[11][12] Наблюдения Хаггинса показали, что спектр туманности не является непрерывным и состоит из нескольких ярких эмиссионных линий, что является первым признаком того, что планетарные туманности состоят из тонкого ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения на этих длинах волн используются для определения численности,[13] в то время как изображения на этих длинах волн использовались, чтобы показать сложную структуру туманности.[14]

Инфракрасные наблюдения

Наблюдения NGC 6543 на дальний инфракрасный длины волн (около 60 мкм) показывают наличие звездная пыль при низких температурах. Считается, что пыль образовалась на последних этапах жизни звезды-прародителя. Он поглощает свет центральной звезды и повторно излучает его на инфракрасный длины волн. Спектр инфракрасного излучения пыли предполагает, что температура пыли составляет около 85 К, а масса пыли оценивается как 6.4×10−4 солнечные массы.[15]

Инфракрасное излучение также показывает наличие неионизированный материал, такой как молекулярный водород (ЧАС2) 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 ударные волны захватывающий H2 поскольку выбросы, движущиеся с разной скоростью, сталкиваются. Общий вид туманности Кошачий глаз в инфракрасном (длина волны 2–8 мкм) похож на видимый свет.[16]

Оптические и ультрафиолетовые наблюдения

Изображение, полученное космическим телескопом Хаббла, выполнено в искусственных цветах и ​​предназначено для выделения областей высоких и низких ионизация. Было сделано три изображения в фильтрах, изолирующих свет, излучаемый однократно ионизированной водород при 656,3нм, однократно ионизированный азот при 658,4 нм и дважды ионизированный кислород 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.[17]

Рентгеновские наблюдения

Рентгеновское изображение туманности.

В 2001 г. наблюдения на рентгеновский снимок длины волн Рентгеновская обсерватория Чандра выявили присутствие чрезвычайно горячего газа в NGC 6543 с температурой 1.7×106 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 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 фотосферный температура около 100000 K не ожидается, что они будут сильно излучать в жестких рентгеновских лучах, и поэтому их присутствие остается загадкой. Это может указывать на наличие высокой температуры аккреционный диск в пределах двойная звезда система.[19] 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 (~100000 K) центральные звездные фотосферы, что, возможно, указывает на высокую частоту двойных спутников CSPNe. Другие возможные объяснения включают шокирующие ветры или массовое отступление PN ". [20]

Расстояние

Расстояния планетарных туманностей, таких как NGC 6543, обычно очень неточны и малоизвестны.[21] Некоторые недавние наблюдения NGC 6543 космическим телескопом Хаббла, сделанные с разницей в несколько лет, определяют ее расстояние от скорости углового расширения 3,457 миллисекунд в год. Предполагая, что скорость расширения луча составляет 16,4 км · с.−1, это означает, что расстояние до NGC 6543 равно 1001±269 парсек (3×1019 k или же 3300 световых лет ) далеко от Земли.[22] Несколько других дистанционных ссылок, например, что цитируется в SIMBAD в 2014 г. на основе Stanghellini, L., et al. (2008) предполагают, что расстояние 1623 парсек (5300 световых лет).[23]

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 встретит материал, выброшенный из звезды на более ранних этапах ее эволюции, и межзвездная среда.[22]

Сочинение

Сине-зеленый диффузный диск со сложной круговой структурой в центре. Диск пересечен s-образной коричневой кривой.
Обработка изображения NGC 6543 позволила выявить концентрические кольца, окружающие внутреннее ядро. Также видны линейные структуры, возможно, вызванные технологическими струями из двойной центральной звездной системы.

Как и большинство астрономических объектов, NGC 6543 состоит в основном из водород и гелий, с более тяжелыми элементами, присутствующими в небольших количествах. Точный состав можно определить спектроскопическими исследованиями. Содержание обычно выражается относительно водорода, самого распространенного элемента.[7]

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 собирают свет из щели или небольшого отверстие. 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, углерод и азот изобилие как о 3×10−4, а кислород изобилие о 7×10−4.[13] Это довольно типичные содержания для планетарных туманностей, причем содержания углерода, азота и кислорода превышают значения, найденные для Солнца, из-за эффектов нуклеосинтез обогащение атмосферы звезды тяжелыми элементами, прежде чем 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 представляет собой очень сложную туманность, и механизм или механизмы, которые привели к ее сложной морфологии, недостаточно изучены.[14] 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.[25]

Структура яркой части туманности в первую очередь обусловлена ​​взаимодействием быстрой звездный ветер испускается центральной PNN вместе с видимым веществом, выбрасываемым во время образования туманности. Это взаимодействие вызывает рассмотренное выше излучение рентгеновских лучей. Звездный ветер, дующий со скоростью до 1900 км / с, «выдолбила» внутренний пузырек туманности и, похоже, разорвала пузырек с обоих концов.[14]

Также предполагается, что центральная звезда WR: + O7 спектрального класса PNN, HD 1064963 / BD +66 1066 / PPM 20679 [1] туманности может быть порождена двойная звезда.[1] Существование аккреционный диск вызванный массообменом между двумя компонентами системы, может вызвать полярные струи, который будет взаимодействовать с ранее выброшенным материалом. Со временем направление полярных струй изменится из-за прецессия.[26]

За пределами яркой внутренней части туманности есть серия концентрических колец, которые, как считается, были выброшены до образования планетарной туманности, когда звезда находилась на асимптотическая ветвь гигантов из Диаграмма 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.[5] Общая масса колец составляет около 0,1 массы Солнца.[27] Пульсации, которые сформировали кольца, вероятно, начались 15000 лет назад и прекратились около 1000 лет назад, когда началось формирование яркой центральной части (см. выше).[28]

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.[27]

Примечания

  1. ^ Расстояние × sin (диаметр_угол / 2) = 0,2 мкм. радиус
  2. ^ Видимая величина 9,8B - 5 × {log (расстояние 1,0 ± 0,3 кпк) - 1} = -0.2+0.8
    −0.6    B абсолютная величина

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я (SIMBAD 2006 )
  2. ^ а б (Рид и др. 1999 г. )
  3. ^ Шоу, Р. А. (1985). «Эволюция ядер планетарных туманностей (PNN)». Кандидат наук. Диссертация, Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн. Bibcode:1985ПХДТ ........ 13С.
  4. ^ (Рид и др. 1999 г., п. 2433)
  5. ^ а б (Балик, Уилсон и Хаджиан 2001, п. 354)
  6. ^ а б c (Вессон и Лю 2004, стр.1026, 1028).
  7. ^ а б (Вессон и Лю 2004, п. 1029)
  8. ^ (Бьянки, Черрато и Грюинг 1986 )
  9. ^ Созвездие
  10. ^ Nemiroff, R .; Боннелл, Дж., Ред. (13 мая 2007 г.). "Туманность Кошачий глаз от телескопа Хаббла". Астрономическая картина дня. НАСА. Получено 26 октября, 2011.
  11. ^ Хаггинс, Уильям; Миллер, W.A. (1864). «О спектрах некоторых туманностей». Философские труды Лондонского королевского общества. 154: 437–444. Bibcode:1864РСПТ..154..437Х. Дои:10.1098 / рстл.1864.0013. См. Стр. 438, «№ 4373».
  12. ^ (Квок 2000, п. 1)
  13. ^ а б c (Вессон и Лю 2004, стр. 1026–1027, 1040–1041).
  14. ^ а б c d (Балик и Престон 1987, стр. 958, 961–963).
  15. ^ (Клаас и др. 2006 г., п. 523)
  16. ^ (Hora et al. 2004 г., п. 299)
  17. ^ (Вессон и Лю 2004, стр. 1027–1031).
  18. ^ (Чу и др. 2001 г. )
  19. ^ (Герреро и др. 2001 г. )
  20. ^ (Кастнер и др. 2012 г. )
  21. ^ (Рид и др. 1999 г., п. 2430)
  22. ^ а б (Рид и др. 1999 г., стр. 2433–2438).
  23. ^ Стангеллини, L; Шоу, РА; Виллавер, Э (2008). «Калибровка Магелланова облака шкалы расстояний галактической планетарной туманности». Астрофизический журнал. 689: 194–202. arXiv:0807.1129. Bibcode:2008ApJ ... 689..194S. Дои:10.1086/592395.
  24. ^ (Hyung et al. 2000 г. )
  25. ^ (Рид и др. 1999 г., стр. 2438–2440).
  26. ^ (Миранда и Сольф 1992 )
  27. ^ а б (Балик, Уилсон и Хаджиан 2001, п. 358)
  28. ^ (Балик, Уилсон и Хаджиан 2001, стр. 359–360).

Цитированные источники

  • Балик, Брюс; Престон, Хизер Л. (октябрь 1987 г.), "Модель пузыря, выдутого ветром для NGC 6543", Астрономический журнал, 94: 958–963, Bibcode:1987AJ ..... 94..958B, Дои:10.1086/114528
  • Балик, Брюс; Уилсон, Жанин; Хаджян, Арсен Р. (2001), "NGC 6543: Кольца вокруг кошачьего глаза", Астрономический журнал, 121 (1): 354–361, Bibcode:2001AJ .... 121..354B, Дои:10.1086/318052
  • Bianchi, L .; Cerrato, S .; 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, Мартин А .; Gruendl, Robert A .; Уильямс, Роза М .; и другие. (2001), «Чандра обнаруживает рентгеновский блеск в кошачьем глазу», Астрофизический журнал, 553 (1): L69 – L72, arXiv:Astro-ph / 0101444, Bibcode:2001ApJ ... 553L..69C, Дои:10.1086/320495
  • Герреро, Мартин А .; Чу, Ю-Хуа; Gruendl, Robert A .; Уильямс, Роза М .; и другие. (2001), "Загадочные точечные источники рентгеновского излучения у центральных звезд NGC 6543 и NGC 7293", Астрофизический журнал, 553 (1): L55 – L58, arXiv:Astro-ph / 0104270, Bibcode:2001ApJ ... 553L..55G, Дои:10.1086/320509
  • Hora, Joseph L .; Последний, Уильям Б .; Аллен, Лори Э .; Маренго, Массимо; и другие. (2004), "Наблюдения за планетными туманностями с помощью инфракрасной камеры (IRAC)", Серия дополнений к астрофизическому журналу, 154 (1): 296–301, Bibcode:2004ApJS..154..296H, Дои:10.1086/422820
  • Hyung, S .; Aller, L.H .; Feibelman, W.A .; Lee, W. B .; и другие. (2000), «Оптический спектр планетарной туманности NGC 6543», Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, 318 (1): 77–91, Bibcode:2000МНРАС.318 ... 77Н, Дои:10.1046 / j.1365-8711.2000.03642.x
  • Kastner, J .; Montez, R. Jr .; Balick, B .; Фрю, Д. Дж .; и другие. (2012), «Рентгеновский обзор планетарных туманностей Chandra (CHANPLANS): исследование бинарности, магнитных полей и ветровых столкновений», Астрономический журнал, 144 (2): 18, arXiv:1204.6055, Bibcode:2012AJ .... 144 ... 58K, Дои:10.1088/0004-6256/144/2/58, HDL:10486/661899
  • Klaas, U .; Уокер, С. Дж .; Müller, T. G .; Richards, P.J .; и другие. (2006), "Многоапертурная фотометрия протяженных ИК-источников с помощью ISOPHOT. I. Природа протяженного ИК-излучения планетарных туманностей", Астрономия и астрофизика, 452 (2): 523–535, Bibcode:2006 A&A ... 452..523K, Дои:10.1051/0004-6361:20053245
  • Квок, Солнце (2000), «Глава 1: История и обзор», Происхождение и эволюция планетарных туманностей, Cambridge University Press, стр. 1–7, ISBN  978-0-521-62313-1
  • Миранда, Л. Ф .; Сольф, Дж. (1992), "Спектроскопия с длинной щелью планетарной туманности NGC 6543 - Коллимированные биполярные выбросы прецессирующего центрального источника?", Астрономия и астрофизика, 260 (1–2): 397–410, Bibcode:1992 A&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; Hajian, Arsen R .; Klayton, Tracy L .; и другие. (1999), "Измерения с помощью космического телескопа Хаббла расширения NGC 6543: параллаксное расстояние и эволюция туманности", Астрономический журнал, 118 (5): 2430–2441, arXiv:Astro-ph / 9907313, Bibcode:1999AJ .... 118.2430R, Дои:10.1086/301091
  • SIMBAD (22 декабря 2006 г.), Результаты для туманности Кошачий глаз
  • Wesson, R .; Лю, X.-W. (2004), "Физические условия в планетарной туманности NGC 6543", Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, 351 (3): 1026–1042, Bibcode:2004МНРАС.351.1026W, Дои:10.1111 / j.1365-2966.2004.07856.x

внешняя ссылка