Herbert West

Perła Cefeusza- jedna z najpiękniejszych mgławic planetarnych- DeHt 5 / PK 111 + 11.1 wraz z pobliską pozostałością po supernowej- SNR 110.3+11.3.

 

Materiał i gotowe zdjęcie trochę leżało. Zrobiłem sobie pauzę, aby nieco poprawić warsztat i dokształcić się. Obróbka była ciężka, ale pouczająca. Opis jeszcze bardziej.

 

Ha nazbierałem prawie dwa razy więcej niż planowałem, ponieważ chciałem rozsądnie pokazać SNR, który jest ciemną strukturą, i złapać jak najwięcej ogona DeHt5, który jest jeszcze ciemniejszy.

OIII także nazbierałem dwa razy więcej niż planowałem. Żeby kadr się estetycznie udał, tlenowe serce mgławicy musiało się rzucać w oczy.

 

Jestem bardzo zadowolony z dynamiki- w tym wypadku chodzi mi o wrażenie, jakby mgławica była stop-klatką z eksplozji.

 

Focia:

 

 

Ha:

 

 

OIII (zwróćcie uwagę na ślady OIII w SNR):

 

 

CZASY

Zacząłem 01.06.2023, skończyłem 05.09.2023. Materiał zbierany latem, z mojego podwórka w Górach Świętokrzyskich w ilości 60,5 g.

OIII: 245 x 300s – 20,4g

Ha: 463 x 300s – 38,6g

RGB: 1,5 godziny.

 

SPRZĘT

Teleskop: SkyWatcher Maksutov-Newtonian MN190, 190/1000 mm

Kamera: ASI1600MMP,

Filtry: Antlia Ha 3nm, Antlia OIII 3nm, Astronomik DeepSky RGB

Montaż: SkyWatcher EQ6PRO

Guider: SvBony 240mm, ASI120MM mini,

Akcesoria: ZWO EFW, ZWO EAF, ASIAir V1

 

WORKFLOW

 

1. DynamicCrop,

2. BlurXterminator,

3. StarXterminator,

4. DynamicBackgroundExtraction,

Rozdzieliłem pliki przeznaczone na kolor i L.

 

LUM:

1. NoiseXterminator, delikatnie,

2. Połączenie Ha i OIII w Pixelmath (a*(1-(1-OIII)*(1-HA)) + (1-a)*HA), „a” dobierane na oko,

3. Rozciągnięte wstępnie EZSoftStretch, dokończone GHS,

 

RGB:

1. NoiseXterminator, solidna dawka,

2. Zmontowanie dwóch różnych wariantów kolorystycznych w PixelMath i pomieszanie ich do smaku,

3. Rozciągnięcie Ha i OIII za pomocą HistogramTransformation z ustawieniami jak w STF,

 

LRGB:

1. LRGBCombination, suwaki „Lightness” i „Saturation” odpowiednio dostosowane,

2. Lekka aplikacja Topaz Denoise (z maskami, bez "wyostrzania"),

Niekończąca się praca nad kolorami, kontrastem, zarówno w Pixie jak i w PS, z zastosowaniem różnych masek i narzędzi…

 

Gwiazdki:

1. Przygotowanie dwóch wersji w PIX, za pomocą BlurXterminatora- jedna z parametrem „halo” na 0.00, druga na maksimum.

2. SPCC,

3. Rozciągnięte za pomocą GHS,

4. StarXterminator,

5. Wrzucone do PS obydwie wersje, skorygowane kolory, nasycenie, kosmetyka.

6. Mieszanie obydwu wersji poprzez nałożenie wersji z max halo na wersję bez halo funkcją „lighten” i regulacja krycia suwakiem.

 

***************************************************

Wspominałem, że się nieco dokształciłem? Jedziemy!

***************************************************

 

Cykl życia mgławicy DeHt 5

 

A. Gwiazda centralna, właściwości, położenie, orbita

 

Jest to WD 2218+706. Mała, głęboko niebieska gwiazda w centrum mgławicy. Obecnie biały karzeł. Znajduje się w środku „trójkąta” w Cefeuszu, w odległości ok. 1200 lat świetlnych, w bliskim sąsiedztwie VDB 152.

 

Typ widmowy- niepospolity i tajemniczy DAe [do poczytania: https://arxiv.org/pdf/2307.09186.pdf]

Temperatura: ~76500 K

Masa: ~0,57 M⊙ (mas Słońca)

Gwiazda, a więc i główna masa mgławicy porusza się z prędkością ~59 km/s przez ośrodek międzygwiazdowy.

Orbita gwiazdy mieści się w tzw. cienkim dysku Drogi Mlecznej, a więc bardzo blisko jej płaszczyzny.

 

Źródło: Faraday Rotation in the Tail of the Planetary Nebula DeHt 5, R. R. Ransom, R. Kothes, M. Wolleben, T. L. Landecker, https://doi.org/10.48550/arXiv.1009.3284

 

 

B. Interakcja z ośrodkiem międzygwiazdowym

 

Gwiazda i mgławica pędzą z prędkością ~59 km/s względem ośrodka międzygwiazdowego (ISM). Skutkuje to powstaniem struktury bow-shock przed mgławicą. Nie widzimy tutaj czegoś podobnego do HFG 1, ponieważ DeHt5 porusza się w dużej mierze w naszą stronę- widzimy ją trochę z przodu, trochę z boku i jest bardzo starą mgławicą, której struktura na skutek oddziaływania z ISM została znacznie zaburzona.

 

Interakcja z ISM rozpoczęła się, zanim jeszcze pojawiła się mgławica planetarna (PN) a gwiazda zmieniła się w białego karła (WD), być może już ~200 – 250 tysięcy lat temu. Gwiazda przypominająca niegdyś nasze Słońce kończyła przedostatni etap swojego cyklu życia- gwiazdy na asymptotycznej gałęzi olbrzymów diagramu Hertzsprunga-Russella (ostatnim etapem jest WD- obecnie).

 

C. Dwa ogony– dwie fazy w życiu mgławicy i jej gwiazdy centralnej

 

1. Faza AGB

 

Po wyczerpaniu wodorowego paliwa w jądrze, gwiazdy zbliżone masą do naszego Słońca puchną, stają się czerwonymi olbrzymami i zwiększają swoją jasność wielokrotnie.

 

Koniec fazy AGB charakteryzuje się znaczną utratą masy przez gwiazdę w postaci poruszającego się z umiarkowaną prędkością, ale niezwykle masywnego wiatru gwiazdowego. Ten wiatr w końcu fazy AGB jest zapewne źródłem pierwszego z dwóch ogonów mgławicy, gdy utracona masa weszła w pierwsze obserwowalne obecnie interakcje z ISM.

 

W przypadku wielu PN właśnie ta faza skutkuje powstaniem rozległych otoczek / halo o bardzo niewielkiej jasności i/lub rozproszonych ogonów. Dobrym przykładem jest Sh2-200 i jej ogromne wodorowe halo (nieczęsto fotografowana struktura, którą za jakiś czas pokażę).

 

2. Faza WD (białego karła) i mgławicy planetarnej (PN)

 

Kończąc fazę AGB, gwiazda odrzuca zewnętrzną powłokę- jest to duża ilość gorącej, zjonizowanej, szybko poruszającej się materii – właściwa PN. Pozostaje niezwykle skompresowane, gorące i jasne jądro- biały karzeł, który emituje intensywne promieniowanie UV (czasami nawet X, jak w przypadku gwiazdy centralnej MWP 1), jonizujące pobliską materię.

 

W większości wypadków młoda PN jest o wiele gęstsza od otaczającego ISM i może się szybko poruszać- jak i w tym wypadku. Taki obiekt pozostawia za sobą ślad- ogon, który może składać się z materii z ISM, pozostałości wiatru z fazy AGB a także materii z samej PN. Jego kształt, długość, trwałość zależą od wielu czynników- prędkości PN w ISM, gęstości ISM, pól magnetycznych, gęstości samej PN, etc.

 

Ewolucja PN i materii, którą napotyka po drodze może wyglądać na przykład tak:

 

 

Jest to symulacja dla obiektu poruszającego się z prędkością 50km/s względem ISM. Oczywiście nie przystaje całkowicie to DeHt5, która jest starsza niż 30 000 lat (panel d) i porusza się szybciej. Ale pokazuje zaburzenie i rozkład pierwotnej struktury i powstawanie ogona.

 

Źródło: The interaction of planetary nebulae and their asymptotic giant branch progenitors with the interstellar medium, C. J. Wareing,1,2, Albert A. Zijlstra1, and T. J. O’Brien1, https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2007.12459.x

 

 

*************************

Aby zrozumieć w jaki sposób wykryto praktycznie niewidoczne ogony mgławicy i dlaczego jest ona istotna z naukowego punktu widzenia- jako przykład oddziaływania PN z polami magnetycznymi w ISM, muszę przynudzić o dwóch kwestiach- polach magnetycznych w ISM i efekcie Faradaya. Jesteście jeszcze na pokładzie? Zapraszam:

*************************

 

D. Pola magnetyczne w ośrodku międzygwiazdowym

 

ISM to materia i promieniowanie, które wypełnia przestrzeń między gwiazdami w galaktyce. Nie chodzi tu o mgławice, czy też nie tylko o mgławice. Próżnia nie jest aż taka pusta, choć gęstość materii w wielu miejscach w galaktyce jest niższa niż w najlepszych komorach próżniowych. Są to atomy neutralne i zjonizowane, pył, promieniowanie kosmiczne, ale także pola magnetyczne, które są wykrywalne zarówno w mniejszych skalach jak i w największych- tzw. galaktyczne pola magnetyczne.

 

Mgławice planetarne poruszające się względem tych pól magnetycznych i ISM, będą z nimi oddziaływać.

Może to skutkować zmianami w strukturze mgławicy, przyjmującej postać pasków/fal, jak np. w Sh2-216, Sh2-200 (wkrótce na ten temat zdjęcie i rozprawka), PuWe-1 (zbieram materiał od zeszłego roku), gdyż obecność pola magnetycznego wpływa na ruch zjonizowanego gazu.

 

Ale zjonizowana kula materii także wpływa na linie pola magnetycznego, zniekształcając je, co ilustruje DeHt5. I to zjawisko pozwala wykryć jej normalnie niewidoczne ogony.

 

Źródło: Theory of the Interaction of Planetary Nebulae with the Interstellar Medium, Ruth Dgani, https://doi.org/10.48550/arXiv.astro-ph/0001004

 

E. Efekt Faradaya (zjawisko Faradaya / zjawisko magnetooptyczne)

 

Efekt polega na obrocie płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo podczas przechodzenia tego światła przez pole magnetyczne.

„Naocznie” działa to tak:

 

 

β – kąt skręcenia

B – indukcja magnetyczna w kierunku propagacji światła

d – długość na jakiej światło oddziałuje z polem magnetycznym

V – stała Verdeta – nie ma zastosowania w przypadku ośrodka międzygwiazdowego, a więc w tym przypadku (liczy się orientacja pól i gęstość swobodnych elektronów, które decydują o natężeniu efektu).

 

Źródło: https://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_effect

 

Efekt Faradaya jest ważnym narzędziem dla astronomów. Pomiary polarymetryczne, które pozwalają uwidocznić obecność i parametry pola magnetycznego poprzez badanie polaryzacji światła są bardzo czułe. Zdecydowanie czulsze od prostych pomiarów optycznych- pozwalają pokazać obecność struktur niezwykle trudnych do odkrycia optycznie, o ile są związane z polami magnetycznymi.

 

Pozwalają także zobrazować niewidoczny i niemieszczący się na moim zdjęciu „cienki” ogon DeHt5, utworzony podczas fazy AGB życia gwiazdy.

 

*************************

 

F. Mgławica planetarna i jej dwa ogony – struktura odczytana poprzez efekt Faradaya.

 

Źródłem wszystkich poniższych informacji i ilustracji jest publikacja: FARADAY ROTATION IN THE TAIL OF THE PLANETARY NEBULA DeHt 5, R. R. Ransom, R. Kothes, M. Wolleben and T. L. Landecker, https://doi.org/10.48550/arXiv.1009.3284

 

Materiał jest gęsty i wielu rzeczy nie rozumiem, więc posłużę się przede wszystkim schematami i ilustracjami.

 

 

W centrum okręgu znajduje się gwiazda WD2218+706- centralna gwiazda mgławicy.

Okrąg obejmuje większość jasnej i widocznej powierzchni mgławicy.

Strzałka pokazuje trajektorię ruchu gwiazdy, a więc i mgławicy- z naszego punktu widzenia. Długość strzałki reprezentuje dystans, jaki gwiazda przebędzie przez najbliższe ~50 tysięcy lat.

Przerywane linie pokazują niedokładność szacowanej trajektorii.

Orientacja ilustracji bardzo zbliżona do mojego zdjęcia.

 

 

Panel (a) ilustruje stopień polaryzacji a panel (b) kąt polaryzacji.

Orientacja jak powyżej.

O ile na moim zdjęciu widać część „grubego ogona” (thick tail), to „cienki ogon” (thin tail) jest optycznie nie do odróżnienia od tła i sięga poza kadr.

Jednakże pomiary polarymetryczne pokazują zmienione pole magnetyczne, które modyfikuje polaryzację światła- dlatego te struktury na nich widać.

Strzałka pokazuje trajektorię ruchu gwiazdy w ciągu kolejnych 200- 250 tysięcy lat z naszego punktu widzenia.

 

Aby zamknąć temat układu przestrzennego mgławicy, ogonów i pola magnetycznego, teraz ostatnia ilustracja, pokazująca usytuowanie przestrzenne mgławicy, jej ogonów, pola magnetycznego w ośrodku a także nas- obserwatora:

 

 

Słowo wyjaśnienia – to tak, jakbyście patrzyli nie z Ziemi, ale „z góry” na układ mgławica i jej ogon oraz Ziemia.

Tutaj widać, jak przemieszczająca się względem ISM i pola magnetycznego je przenikającego mgławica oddziałuje z nim. I dlaczego pomiary polarymetryczne pokazują to, co pokazują.

 

*****************

 

SNR 110.3+11.3

 

Ponieważ głównym tematem zdjęcia jest PN i o znajdujących się w kadrze pozostałości supernowej jest bardzo niewiele informacji- obiekt raczej niezbadany, to wspomnę tylko, że jest to mały fragment ogromnej struktury skatalogowanej jako SNR 110.3+11.3, która pokrywa znaczną część Cefeusza i znajduje się ok. 1200 lat świetlnych od Ziemi.

Są to charakterystyczne dla SNR filamenty i membrany, jak Veil, jednakże daleko ciemniejsze (Veil, tylko dla masochistów).

Co ciekawe, udało mi się zarejestrować śladowe ilości OIII, które pokrywają się z Ha. Jednakże słaby sygnał OIII nie pozwala na pokazanie go w tym miejscu na zdjęciu kolorowym, mimo 20 godzin naświetlania.

 

*****************

Gratuluję dotarcia do końca.

 

CAŁY MATERIAŁ DOSTĘPNY NA ŻYCZENIE – ZAPRASZAM NA PW.

 

Z góry dzięki za wszelkie komentarze – pozytywne i negatywne (jeżeli macie to tutaj proszę a nie na PW :-)