Weird Science

M57 - Mgławica Pierścień

Mgła­wica Pier­ścień, umiesz­czona przez Mes­siera na 57 pozy­cji w jego kata­logu (M57) jest jedną z naj­bar­dziej zna­nych mgła­wic pla­ne­tar­nych. Znaj­duje się w naszej wła­snej Galak­tyce.

Przyj­muje się, że Mgła­wicę odkrył w stycz­niu 1779 roku fran­cu­ski astro­nom Anto­ine Darqu­ier de Pel­le­poix, jed­nak z naj­now­szych ana­liz wynika, że to Mes­sier zaob­ser­wo­wał ją pierw­szy - pod koniec stycz­nia, nato­miast Darqu­ier mógł ją zoba­czyć dopiero w poło­wie lutego, co sam przy­znał w liście do twórcy kata­logu.

Na sfe­rze nie­bie­skiej M57 jest poło­żona w gra­ni­cach gwiaz­do­zbioru Lutni Lira - jed­nej z cha­rak­te­ry­stycz­nych kon­ste­la­cji nieba półn­oc­nego, pięćdzie­siątej dru­giej co do wiel­ko­ści. Na tere­nie Pol­ski jest widoczna od wio­sny do jesieni.

Ilustracja
Ruch sfery nie­bie­skiej - obszar gwiaz­do­zbioru Lutni

Lut­nia była znana znana już w sta­ro­żyt­no­ści - rodo­wód jej nazwy jest grecki i wiąże się z mitem o Orfe­u­szu. Miał być on obda­rzo­nym boskim talen­tem śpie­wa­kiem, akom­pa­niu­jącym sobie na lutni (lirze) otrzy­ma­nej od swego ojca Apolla, a wyna­le­zio­nej przez Her­mesa i zbu­do­wa­nej przez niego ze sko­rupy żółwia. Muzyka i śpiew Orfe­u­sza miały cza­ro­wać swym pięk­nem wszyst­kie stwo­rze­nia - jej uro­kowi nie oparli się nawet strażn­icy świata podziem­nego, dzięki czemu Orfe­usz mógł tam dotrzeć, by rato­wać swoją żonę Eury­dykę. Nawet Hades zgo­dził się uwol­nić młodą kobietę ze swego króle­stwa, ale ostrzegł Orfe­u­sza, by pod­czas drogi na powierzch­nię nie oglądał się za sie­bie. Pod­czas mar­szu Orfe­usz zapom­niaw­szy jed­nak o tym, chcąc nacie­szyć oczy wido­kiem uko­cha­nej, odw­rócił się i stra­cił ją na zaw­sze. Zroz­pa­czony arty­sta wędro­wał potem po Ziemi, gra­jąc na swej lutni. Orfe­usz miał zgi­nąć roz­szar­pany i wrzu­cony do rzeki przez Menady (bachantki), naj­praw­do­po­dob­niej na sku­tek zem­sty Dio­ni­zosa z powodu odmowy wzięcia udziału w jego święcie. Jego lut­nia i głowa, której usta wciąż jesz­cze śpie­wały, popły­nęły z nur­tem aż na wyspę Les­bos. Pocho­wano tam szczątki Orfe­u­sza, a jego lut­nia została zanie­siona do nieba przez Muzy i umiesz­czona pośród gwiazd.

Cha­rak­te­ry­styczny rów­no­le­gło­bok gwiazd two­rzy ksz­tałt ramy nie­biańs­kiego instru­mentu. Alfą Lutni α Lyr jest Wega, piąta naj­ja­śniej­sza gwiazda na nie­bie o wiel­ko­ści 0,03m. Jest to sto­sun­kowo bli­ska nam - bo odle­gła jedy­nie o 25 lat świetl­nych - biała gwiazda ciągu głów­nego nale­żąca do typu wid­mo­wego A0. Jest około 37 razy jaśniej­sza od Słońca, ma śred­nią tem­pe­ra­turę 9500°C. Jej masa wynosi około 2,15 M, a wiek około 471–700 milio­nów lat. Jest mniej więcej w poło­wie okresu syn­tezy wodoru w hel w jądrze. Możemy prze­wi­dy­wać, że za około 650 milio­nów lat zakończy życie jako biały karzeł, prze­cho­dząc uprzed­nio w czer­wo­nego olbrzyma lub cefe­idę. Jest to także jedna z pierw­szych gwiazd, wokół których odkryto dysk pyłowy o niskiej tem­pe­ra­tu­rze, około −180°C. Zło­żona struk­tura dysku z wyraźną wew­nętrzną gra­nicą sta­nowi pewną suge­stię, że Wega może mieć wła­sny układ pla­ne­tarny. Obser­wa­cje z uży­ciem koro­no­grafu w 2005 roku ogra­ni­czyły mak­sy­malną masę ciał okrąża­jących Wegę do 5–10 mas Jowi­sza.

Fot.1 – Gwiaz­do­zbiór Lutni

Pozo­stałe cztery gwiazdy, two­rzące cha­rak­te­ry­styczny tra­pez, należą do trze­ciej i czwar­tej wiel­ko­ści gwiaz­do­wej. Są to kolejno: Sula­fat (γ Lyr), Sze­liak (lub She­liak, β Lyr), Delta δ2 Lyr i Zeta ζ Ly. Na Fot.1 zazna­czy­łem także miej­sce, gdzie należy szu­kać Mgła­wicy Pier­ścień.

Para­me­try foto­gra­fii 1:

  • Canon EOS 60D
  • czas eks­po­zy­cji: 30s
  • ISO: 1500
  • obiek­tyw: typu zoom
  • prze­słona: f/4 (najm­niej­sza możl­iwa w przy­padku wyko­rzy­sta­nego obiek­tywu)
  • sta­tyw: gło­wica para­lak­tyczna z pro­wa­dze­niem w osi rek­ta­scen­cji, wyju­sto­wana metodą dry­fową z wyko­rzy­sta­niem ste­row­nika wła­snej kon­struk­cji.

Obser­wa­cje

06.07.2021 - Jaworzno, ogród
warunki miej­skie, wysoki poziom zanie­czysz­cze­nia świa­tłem

Mimo nie­wiel­kiego zach­mu­rze­nia oka­zało się, że około półn­ocy zaist­niała możl­i­wość obser­wa­cji rejonu Lutni. Mgła­wica Pier­ścień ma nie­wiel­kie wymiary kątowe (około 1,4' na 1,0') i jasność pozorną 8,8m, więc zde­cy­do­wa­nie nie jest możl­iwe zoba­cze­nie jej gołym okiem. W dobrej lor­netce można ją - przy ciem­nym nie­bie - ujrzeć ją jako nie­wielką, roz­mytą plamkę. Zasto­so­wa­nie odpo­wied­niego tele­skopu umożl­i­wia zaob­ser­wo­wa­nie jej ksz­tałtu. Nato­miast dopiero wyko­rzy­sta­nie foto­gra­ficz­nej tech­niki reje­stra­cji obrazu daje możl­i­wość podzi­wia­nia struk­tury i barw tego obiektu.

Fot.2 – Mgła­wica Pier­ścień

Przyj­muje się obec­nie, że Mgła­wica Pier­ścień znaj­duje się w odle­gło­ści około 2,3 tysięcy lat świetl­nych od Ziemi i zbliża się do nas z pręd­ko­ścią 19,2km/s. Obser­wo­wane wymiary kątowe mgła­wicy wyno­szą około 1,4 na 1,0 minut, co - przy zało­że­niu wspom­nia­nej odle­gło­ści - odpo­wiada rze­czy­wi­stym wymia­rom 1,9 na 1,3 roku świetl­nego. Zna­jąc obecne wymiary obser­wo­wane i szyb­kość eks­pan­sji możemy z pew­nym przy­bli­że­niem osza­co­wać wiek mgła­wicy na sześć do ośmiu tysięcy lat.

Masę mate­rii two­rzącej mgła­wicę jest zbli­żona do 0,2M, co daje gęstość około 10 tysięcy cząstek na cen­ty­metr sze­ścienny. Dzięki bada­niom spek­tro­sko­po­wym wiemy, że na każdy atom flu­oru F przy­pada w tym obsza­rze prze­strzeni między­gwiezd­nej:

Cen­tralny obszar mgła­wicy wygląda na ciem­niej­szy, gdyż emi­tuje głów­nie pro­mie­nio­wa­nie UV. Wew­nętrzne regiony pier­ście­nia mają barwę zie­loną pocho­dzącą od zjo­ni­zo­wa­nego tlenu, nato­miast zew­nętrzne, czer­wone, zaw­dzięczają kolor wodo­rowi. Gwiazda cen­tralna jest trudna do zaob­ser­wo­wa­nia, ale przy wyko­rzy­sta­niu odpo­wied­niego sprzętu jest to możl­iwe.

Nazwa "mgła­wica pla­ne­tarna" może być myląca, ponie­waż ten typ mgła­wicy w zasa­dzie nie ma nic wspól­nego z pla­ne­tami. Jest to zaszłość histo­ryczna - daw­niejsi astro­no­mo­wie nie mając jesz­cze wystar­cza­jącej wie­dzy na temat natury i spo­sobu pow­sta­wa­nia tych obiek­tów przy ich nazew­nic­twie kie­ro­wali się jedy­nie cechami wizu­al­nymi (obser­wo­waną jasno­ścią, barwą, ksz­tałtem), które upo­dab­niają ten rodzaj mgła­wic do tarcz odle­głych pla­net, przy­kła­dowo Nep­tuna.

Pow­sta­nie mgła­wic pla­ne­tar­nych jest związane z końc­o­wymi eta­pami ewo­lu­cji gwiazd o masach rzędu 1-8 M. Ich wnętrze zapada się wtedy zamie­nia­jąc w bia­łego karła o masie do około 1,4M. W cza­sie tego pro­cesu więk­szość mate­rii gwiazdy zostaje wypch­nięta na zew­nątrz i zasila ośro­dek między­gwiaz­dowy. Kuli­sta i cienka otoczka wokół gwiazdy pow­staje w wyniku zagęsz­cza­nia mate­rii wywia­nej w począt­kowo powol­nej i gęstej fazie wia­tru gwiaz­do­wego przez poja­wia­jącą się późn­iej fazę wia­tru rzad­kiego, ale szyb­kiego. Gdy mate­rii w tym zagęsz­cze­niu jest już dużo, a gwiazda w środku staje się wystar­cza­jąco gorąca – kuli­sta, odle­gła (śred­nio około pół roku świetl­nego od gwiazdy) otoczka gwiezdna zaczyna świe­cić i na nie­bie poja­wia się mgła­wica. Tem­pe­ra­tura w gazie otoczki to typowo 10000°C. Mgła­wice nieu­stan­nie roz­sze­rzają się i po sto­sun­kowo krót­kim - oczy­wi­ście mówimy tu o skali astro­no­micz­nej - cza­sie rzędu 10 tysięcy lat ich mate­ria ulega tak znacz­nemu roz­pro­sze­niu w ośrodku między­gwiaz­do­wym, że prze­stają świe­cić i być widoczne.

Para­me­try foto­gra­fii 2:

  • suma­ryczny czas eks­po­zy­cji: 30 minut (stack 15 kla­tek RAW po 120s, z wyko­rzy­sta­niem odpo­wied­niej ilo­ści kla­tek typu dark, bias i flat),
  • ISO: 1600,
  • apa­rat foto­gra­ficzny Canon EOS 600D,
  • tele­skop w sys­te­mie Mak­su­towa (100/1400), eks­po­zy­cja w ogni­sku głów­nym
  • zasto­so­wano filtr, pozwa­la­jący na zmniej­sze­nie wpływu sztucz­nego zanie­czysz­cze­nia świa­tłem i świe­ce­nia atmos­fery
  • sta­tyw: gło­wica para­lak­tyczna z pro­wa­dze­niem w osi rek­ta­scen­cji, wyju­sto­wana metodą dry­fową z wyko­rzy­sta­niem ste­row­nika wła­snej kon­struk­cji.

Marek Ples

Aa