Определение и значение планетарной туманности

08.01.2023
0
15 мин
61
Определение и значение планетарной туманности

Привет любителям космоса!

Сегодня я бы хотел раскрыть тему, которая уже не раз встречалась в моих статьях, но о ней ничего не известно — что такое планетарные туманности.

Фаза планетарной туманности является завершающей стадией жизни маломассивной звезды.

Во время этой фазы звезда сбрасывает свои внешние слои.

Это создает расширяющуюся светящуюся оболочку из очень горячего газа.

Несмотря на название, они не имеют ничего общего с планетами.

Они получили такое название, потому что астрономы, использующие маленькие телескопы, давным-давно думали, что они чем-то похожи на планеты.

Звезды малой массы превращаются в планетарные туманности к концу своей фазы красных гигантов.

В этот момент звезда становится крайне нестабильной и начинает пульсировать.

Это вызывает сильные звездные ветры, которые сбрасывают внешние слои звезды.

Внешние слои удаляются от звезды, оставляя после себя небольшое горячее яркое ядро, называемое белым карликом.

Белый карлик испускает ультрафиолетовое излучение, которое освещает слои газа вокруг звезды.

Со временем вещество из планетарной туманности рассеивается в космос.

В конце концов оно станет частью облаков пыли и газа, в которых формируются новые звезды.

Планетарные туманности существуют всего несколько десятков тысяч лет.

Это мало по сравнению с тысячами миллионов лет, в течение которых сияют маломассивные звезды.

Наше Солнце — звезда с малой массой, и примерно через 5 000 миллионов лет оно создаст планетарную туманность.

Что такое планетарные туманности?

Планетарные туманности — это объекты глубокого космоса, которые находятся далеко за пределами нашей Солнечной системы на расстоянии многих световых лет.

Эти туманности изначально были звездами, как и наше Солнце.

Как и в жизни людей, звезды рождаются, переживают детство, взрослую жизнь и старость.

Конечно, они не являются живыми организмами в этом смысле, но они претерпевают трансформацию.

Однако эти процессы занимают миллионы и миллиарды лет.

Планетарные туманности с центральными звездами когда-то были красными гигантами.

Звезды, которые расширяются в конце своей жизни, поскольку весь водород в ядре сгорает до гелия, в то время как внешний слой растет.

Из-за отсутствия радиационного давления изнутри они сжимались, многократно высвобождая массу, и в конце концов превратились в белых карликов — размером не больше планеты.

Так выглядит жизненный цикл звезды массой до 1,5 солнечных

Так выглядит жизненный цикл звезды массой до 1,5 солнечных.

Эти умирающие звезды образуются из звезд массой до 1,5 солнечных, а позже достигают температуры поверхности около 30 000–150 000 К.

Выбрасываемая туманность состоит из водорода, гелия, кислорода и часто расширяется со скоростью 25 километров в секунду.

Мы можем видеть белого карлика, потому что ультрафиолетовое излучение заставляет его светиться.

Спектроскопически исследуя туманность вокруг этой мертвой звезды, астрономы могут обнаружить интересные факты о жизни и составе бывшей звезды.

Кстати, происхождение термина «планетарная туманность» восходит к 18 веку.

Когда Вильгельм Гершель (Wilhelm Herschel) примерно в 1764 году наблюдал первые планетарные туманности, они казались ему большими планетами нашей Солнечной системы.

На самом деле это предположение, основанное на визуальном наблюдении, было понятно, ведь телескопы того времени часто имели низкое разрешение.

Так и появилось их прекрасно звучащее имя.

Облака дыма с древних времен

Как и все во Вселенной, планетарные туманности бывают разных возрастов.

Молодым версиям может быть всего 2000 лет, и мы воспринимаем их как компактные яркие туманности.

Самые старые из них могут достигать возраста 10 000 лет, и в этом случае они очень широко расселены и их можно увидеть только под темным небом.

Так как туманность — остаток звезды — постоянно расширяется, в какой-то момент она становится невидимой и теряется в пространстве космоса.

Наблюдение за планетарной туманностью

Некоторые говорят, что объекты туманностей можно наблюдать только под темным небом.

Но для некоторых компактных планетарных туманностей это правило фактически неприменимо.

Мы даже можем наблюдать за некоторыми из города или, по крайней мере, с мест, которые предлагают только умеренно хорошее небо.

Если вы думаете, что одна планетарная туманность очень похожа на другую — это на самом деле далеко от истины.

Они могут принимать различные формы и четко отличимы друг от друга.

Среди них:

  • Кольца;
  • Диски;
  • Формы гантелей или песочных часов;
  • Неправильные формы.

Здорово иметь возможность распознавать различные формы непосредственно во время наблюдения.

В случае более крупных туманностей интересно наблюдать линии OIII дважды ионизированного кислорода с фильтром OIII (Астрономический фильтр OIII).

Если вы используете более крупный телескоп с апертурой 200 мм и более, такой фильтр может оказаться полезным.

Для компактных туманностей вам обычно не нужен фильтр, вместо этого вы можете просто использовать гораздо большее увеличение.

При ярких туманностях хорошее небо не так важно для нахождения объекта.

Для планетарных туманностей линия OIII является бликом с усилением контраста или без него.

Она светит в зеленой области видимого света (при 495 и 500 нанометрах), и именно здесь наш глаз наиболее чувствителен.

Поэтому мы видим зеленоватый цвет с некоторыми туманностями.

Факты о планетарной туманности

Планетарная туманность — это класс ярких туманностей, которые представляют собой расширяющиеся оболочки из светящегося газа, выброшенного умирающими звездами.

Планетарные туманности являются важными источниками газа в межзвездной среде.

планетарная туманность

Планетарная туманность — это тип эмиссионной туманности, которая состоит из расширяющейся светящейся оболочки ионизированного газа, выбрасываемого красными гигантскими звездами в конце их жизни.

Название «планетарная туманность» немного вводит в заблуждение, поскольку на самом деле эти туманности не имеют ничего общего с планетами.

Название происходит от планетоподобной круглой формы туманностей, который наблюдался ранними астрономами, наблюдавшими Солнечную систему.

Термин был впервые использован Уильямом Гершелем.

Все планетарные туманности формируются в конце жизни звезды-прародителя промежуточной массы и звезды малой массы, обычно с массой главной последовательности 1-8 масс Солнца.

Это относительно недолговечное явление, длящееся, возможно, несколько десятков тысяч лет по сравнению со значительно более длительными фазами звездной эволюции.

После того, как вся атмосфера красного гиганта рассеялась, энергичное ультрафиолетовое излучение открытого горячего светящегося ядра, называемого ядром планетарной туманности, ионизирует выброшенный материал.

Этот поглощенный ультрафиолетовый свет затем заряжает газовую оболочку туманности вокруг центральной звезды, заставляя ее выглядеть как ярко окрашенная планетарная туманность.

Типичный размер

Типичная планетарная туманность имеет диаметр около одного светового года.

Молодые планетарные туманности имеют самую высокую плотность, и по мере их старения их расширение приводит к уменьшению их плотности.

Центральные звезды планетарных туманностей очень горячие.

Эти туманности стали понимать как завершающую стадию звездной эволюции.

Спектроскопические наблюдения показывают, что все планетарные туманности расширяются, что привело к идее, что планетарные туманности были вызваны выбросом внешних слоев звезды в космос в конце ее жизни.

Начиная с 1990-х годов снимки космического телескопа Хаббл НАСА показали, что многие планетарные туманности имеют чрезвычайно сложную и разнообразную морфологию.

Только около 20% планетарных туманностей сферически симметричны, а разнообразие форм частично обусловлено проекционным эффектом.

Одна и та же туманность под разными углами будет выглядеть по-разному.

Однако причина огромного разнообразия физических форм до конца не изучена.

Основные формы классифицируются разными авторами на: звездчатые, дисковые, кольцевые, неправильные, винтовые, биполярные, квадруполярные и другие формы.

Первая была открыта Шарлем Мессье (Charles Messier) в 1764 году и представляла собой туманность Гантель (Dumbbell) в созвездии Лисички (Vulpecula).

Известные планетарные туманности

  • Туманность Кошачий глаз (Cat’s Eye);
  • Туманность Маленькая жемчужина (Little Gem);
  • Туманность Кольцо (Ring);
  • Туманность Helix;
  • Туманность Лев (Lion);
  • Туманность Гантель (Dumbell);
  • Туманность Сатурн (Saturn);
  • Туманность Скат (Stingray);
  • Туманность Маленький Призрак (Little Ghost);
  • Туманность Бабочка (Butterfly);
  • Туманность Красный Паук (Red Spider);
  • Туманность Коробка (Box);
  • NGC 2818;
  • NGC 6543.

Часто задаваемые вопросы

Как образуется планетарная туманность?

Планетарная туманность образуется в конце жизни звезды с массой от 1 до 8 масс Солнца.

Звезда выбрасывает газ и пыль, а мощное ультрафиолетовое излучение открытого горячего светящегося ядра, называемого ядром планетарной туманности, ионизирует выброшенный материал.

Это заставляет оболочку туманного газа вокруг центральной звезды ярко светиться.

Насколько велика планетарная туманность?

Обычно они имеют размер около одного светового года в поперечнике.

Плотность уменьшается по мере их старения и расширения.

Что заставляет планетарную туманность светиться?

Свечение происходит из-за ионизации выброшенной атмосферы ультрафиолетовыми фотонами, в результате чего пыль и газ светятся.

Сколько планетарных туманностей в нашей галактике?

Считается, что в Галактике Млечный Путь насчитывается около 20 000 объектов, называемых планетарными туманностями, но из-за затенения галактики пылью каталогизировано только около 1800 планетарных туманностей.

Что происходит после фазы планетарной туманности?

Продолжительность жизни туманностей этого типа составляет около 30 000 лет.

Когда фаза планетарной туманности заканчивается, звезда становится белым карликом, а расширяющееся газовое облако становится невидимым для нас.

Это дает нам представление о том, что произойдет с нашим собственным Солнцем, когда оно подойдет к концу своей жизни.

5 удивительных планетарных туманностей: как найти песочные часы, кольцо дыма и снежок

В этой статье я познакомлю вас с 5 интересными планетарными туманностями вместе с руководством по их местонахождению.

1. М27 — зеленый маяк в космосе

В каталоге Мессье всего четыре планетарных туманности.

Одна из них — туманность Гантель, M27, которая также является одной из самых ярких в своем роде на небе.

Она была открыта Шарлем Мессье в 1764 году и впервые описана Джоном Гершелем как форма гантели.

Когда мы смотрим на туманность Гантель, мы сразу же узнаем ее форму в виде гантели или песочных часов.

Но это относится только к самой яркой части туманности, потому что на изображениях с длинной выдержкой мы также можем различить еще одну круглую туманность с ореолом, окружающую песочные часы.

Туманность Гантель

Туманность Гантель.

M27 довольно велика, около 3 световых лет в поперечнике, и ей около 9000 лет.

В телескоп преобладает зеленоватый цвет, и мы можем различить яркую центральную звезду с величиной 13,5 через 8-дюймовый телескоп.

Две куполообразные арки или ушки справа и слева от песочных часов также можно увидеть в телескопы меньшего размера с увеличением примерно в 50 раз и выше.

Для наших наблюдений достаточно хорошего бинокля среднего размера 10х50 или большого бинокля 20х80.

Однако наблюдение лучше и проще с помощью небольшого 4-дюймового или большего телескопа или среднего 6-дюймового или большего телескопа.

Конечно, верхних пределов нет: в 12-дюймовый телескоп можно увидеть совершенно другие детали.

Осенью вам нужно начинать свои наблюдения пораньше.

Летние созвездия скоро опускаются к горизонту, но, несмотря на это, мы хотим увидеть туманность Гантель.

Она скрыта в созвездии Лисички, которое новички часто пропускают, потому что оно такое маленькое и состоит всего из двух ярких звезд.

Вы обнаружите его между созвездиями Лебедя и Орла.

Так ли легко найти M27? Не совсем!

Для этого нам нужно созвездие Стрелец.

Вы найдете это компактное созвездие рядом с Лисичкой в направлении Орла.

Стрелец небольшое созвездие, но характерное своей стреловидной формой.

Найдите в искателе самую дальнюю звезду на кончике стрелы.

Затем двигайтесь параллельно примерно на один градус в направлении созвездия Лебедя.

Наконец, следуйте по небольшой дуге из трех ярких звезд с величиной 6,5–7,1, и вы автоматически окажетесь в туманности Гантель.

Карта расположения туманности Гантель, Stellarium

Карта расположения туманности Гантель.

2. М57 — нежное кольцо дыма

Туманность Кольцо, M57, является летним объектом и является одной из самых известных планетарных туманностей.

Как и обзорная экскурсия, это одно из самых ярких событий, которое вы должны увидеть, и которое вы всегда захотите посетить снова.

Туманность Кольцо была открыта в 1779 году астрономом Антони де Даркье де Пеллепуа (Antonie de Darquier de Pellepoix).

Вскоре Шарль Мессье включил ее в свой знаменитый Каталог Мессье — каталог относительно ярких туманностей и галактик, который является незаменимым справочником для астрономов-любителей.

В те дни они ломали голову над истинной природой туманности.

Первоначально считалось, что это звездное скопление.

Красивая туманность Кольцо, изображение: Карлос Малагон

Красивая туманность Кольцо.

На самом деле объект когда-то был звездой, подобной нашему Солнцу, расширяющейся и становившейся белым карликом.

Около 20 000 лет назад дули сильные звездные ветры, образовавшие туманность Кольцо.

Она имеет слегка овальную форму и имеет видимый размер почти 100 угловых секунд, что делает ее примерно в два раза больше Юпитера.

Ее атмосфера постоянно расширяется со скоростью 50 километров в секунду.

Это означает, что она увеличивается на одну угловую секунду за столетие.

Реальный диаметр туманности Кольцо составляет один световой год в поперечнике, и она находится на расстоянии 2300 световых лет от Земли.

Вы можете найти ее в большой бинокль 15×70 или 20×80, но тогда она появляется только в виде точки.

Ее нежное кольцо дыма прекрасно видно в телескоп при увеличении в 100 и более раз.

Если вы внимательно понаблюдаете, вы обнаружите области различной яркости.

Как найти туманность Кольцо?

Она спрятана в маленьком созвездии Лиры, которое можно найти высоко в небе в летние месяцы.

Главная звезда Вега появляется как одна из первых звезд на небе в сумерках.

Лира образует параллелограмм со своими главными звездами.

Туманность Кольцо легко найти между двумя нижними звездами Гамма Лиры и Бета Лиры.

Карта расположения туманности Кольцо, Stellarium

Карта расположения туманности Кольцо.

3. NGC 7662 — снежный ком в космосе

Голубой снежок — красивая планетарная туманность осеннего неба с визуальной яркостью 8,3 величины.

Ее чистый голубой цвет, давший ей название, можно увидеть в телескопы всех размеров.

Вильям Гершель открыл ее в 1784 году и описал как планетоподобный диск диаметром 15 дюймов.

Можно очень хорошо представить, как астрономы того времени могли спутать такую туманность с планетой, подобной Нептуну, не в последнюю очередь из-за ее цвета.

NGC 7662 — Голубой снежок

NGC 7662 — Голубой снежок.

Голубой снежок, находящийся на расстоянии 6000 световых лет, кажется нам таким голубым, потому что излучает свет в линиях OIII спектра на длинах волн 500 и 495 нм, который мы воспринимаем как сине-зеленый цвет.

В его центре находится очень горячий белый карлик с температурой поверхности 75 000 Кельвинов.

К сожалению, мы не можем увидеть центральную звезду даже в самые большие любительские телескопы.

Одной из причин могло быть то, что туманность кажется слишком размытой даже в центре, и поэтому центральная звезда не имеет шанса просвечивать сквозь нее.

Даже в бинокль или в телескоп с малым увеличением мы можем увидеть голубую точку, которую трудно отличить от звезды.

Это затрудняет ее распознавание поначалу, если вы не можете правильно ее найти.

Ее можно найти в компании нескольких ярких звезд.

При несколько большем увеличении в 30 раз мы можем увидеть небольшой диск, который выглядит не круглым, а скорее овальным.

Теперь мы также замечаем ее размытый вид, который явно отличается от звездного.

Из-за ее высокой поверхностной яркости мы легко увеличиваем увеличение до 150-200 раз и различаем яркую внешнюю область и несколько более темную внутреннюю часть.

Как найти Голубой снежок?

NGC 7662 расположена в области, где ярких звезд относительно мало.

Яркие главные звезды соседних созвездий удалены на добрых 10°-15°.

На полпути от двойной звезды Альфа Андромеды, в направлении созвездия Цефея, вы найдете цепочку из трех звезд с блеском от 3,8 до 4,2.

Сориентируйтесь так, чтобы искатель указывал на нижнюю звезду, а затем переместитесь на два градуса в западном направлении.

Карта расположения Blue Snowball, Stellarium

Карта расположения Blue Snowball.

4. NGC 6826 — мерцающая планетарная туманность

Среди объектов на небе много любопытных компаньонов, например мерцающая планетарная туманность NGC 6826.

Да, вы правильно прочитали: когда мы наблюдаем эту туманность, она на самом деле мигает.

Как это возможно?

Это не астрофизический эффект, объяснение кроется в физиологии наших глаз, при которой изображение попеременно падает на чувствительные и нечувствительные участки сетчатки.

NGC 6826: мигающая планетарка

NGC 6826: мигающая планетарка.

Наблюдать NGC 6826 можно даже в небольшой телескоп.

Благодаря эффекту это даже более увлекательно, чем с большими телескопами.

С блеском 8,8 ее можно относительно легко найти в созвездии Лебедя.

Однако с первого взгляда ее не так просто распознать, потому что при малом увеличении она кажется чрезвычайно компактной и сначала вы видите только яркую центральную звезду.

Так что нужно заранее знать, где найти эту «звездочку».

Как только вы ее найдете, включите 100-кратное увеличение, и вы сразу же заметите яркую центральную звезду с величиной 10,6.

Но куда же делась туманность?

Она компактная и очень круглая, но вы не увидите ее, если будете наблюдать обычным способом.

Но если вы посмотрите мимо центральной звезды, туманность в окуляре покажется призраком.

Позвольте вашему взгляду блуждать взад и вперед, и она начнет мигать, исчезая и появляясь снова.

Вы можете увидеть этот завораживающий эффект только в небольшие телескопы.

Это создается эффектами прямого видения (когда мы смотрим прямо на объект) и отвлеченного видения (когда мы смотрим немного в сторону) и виден только тогда, когда объект находится на пороге обнаружения телескопа.

Как найти туманность?

В левом крыле Лебедя (или, если вы видите Лебедя в виде креста, то с правой стороны) вы найдете звезды Дельта Лебедя и Йота Лебедя, а между ними яркая звезда Тета Лебедя с величиной 4,4.

Переместитесь примерно на 50 футов или примерно на один градус к звезде с величиной 6,2.

Отсюда еще 24 фута до Мигающей планетарной туманности NGC 6826.

Если вы используете малое увеличение и очень широкоугольный окуляр, вы можете увидеть туманность вместе с цепочкой звезд, совместив Тета Лебедя с краем поля зрения.

Карта расположения мерцающей планетарной туманности, Стеллариум

Карта расположения Мерцающей планетарной туманности.

5. М76 — планетарная гантель в небе

Она известна как туманность Малая Гантель, туманность Штанга или туманность Пробка: M76 — одна из четырех планетарных туманностей в каталоге Мессье.

Это самый слабый участник, но он предлагает просто прекрасный опыт наблюдения.

Если вы собираетесь искать его в бинокль, вам нужно точно знать, куда вы смотрите, и уже иметь некоторый опыт астрономических наблюдений.

Тем не менее, вы можете легко наблюдать ее в несколько более крупный бинокль 20×80, в который вы увидите маленькое пятнышко туманности.

Однако именно в телескоп она показывает свое истинное великолепие.

5. М76 - планетарная гантель в небе

Какова предыстория этого объекта?

У нее есть две близлежащие центральные звезды с величиной почти 18 и температурой поверхности 140 000 Кельвинов.

Туманность, исходящая от звезд, находится на расстоянии 2500 световых лет и расширяется со скоростью 50 километров в секунду или 180 000 километров в час.

Для сравнения: космический корабль «Вояджер-2», путешествующий по космосу с 1977 года, достигает скорости 48 000 километров в час и с момента запуска преодолел 18 миллиардов километров.

При очень малом увеличении М76 почти звездообразная или круглая.

Только при 50-60-кратном увеличении обнаруживается его пробкообразный удлиненный вид.

С 100 мм телескопом, при разумном увеличении можно увидеть двухчастную структуру — раньше считалось, что туманностей на самом деле две.

В телескоп среднего размера можно увидеть две светлые области на востоке и западе, почти одну структуру, с темной полосой посередине.

С фильтром OIII или фильтром UHC под темным небом иногда можно увидеть две небольшие арки, выходящие из туманности.

Как найти туманность?

Осенью M76 находится высоко в небе, поэтому ее также легко увидеть.

Найти ее немного сложнее.

Ориентируемся примерно на созвездия Кассиопеи и Андромеды: почти ровно посередине между ними вы найдете Туманность Малая Гантель.

Рядом находятся две звезды средней яркости с величиной 3,5 и 4,0.

Первая — Ипсилон Андромеды — более яркая, от которой нужно отойти на добрых 2 градуса дальше (в сторону Кассиопеи) до второй звезды — Фи Персеи.

Теперь это не намного дальше: всего около 50 футов, и вы достигли пункта назначения.

Карта расположения туманности Маленькая Гантель, Stellarium

Карта расположения туманности Маленькая Гантель.

Последние слова о планетарных туманностях

Эти 5 планетарных туманностей — одни из моих любимых, и я не могу ими нарадоваться.

У вас возникает ощущение, что вы открываете что-то новое каждый раз, когда наблюдаете за ними.

Какие из этих туманностей вы будете наблюдать в одну из ближайших ночей?

Возможно, во время наблюдения вы сможете представить себя во времена Вильгельма Гершеля и спросить себя, что же вы видите на самом деле.

Желаю вам приятного просмотра.

Если у вас остались вопросы или вы хотите оставить комментарий по этой статье - напишите его в разделе комментариев ниже.

До скорых встреч! Заходите!

Средний балл: 0