Barwna opowieść o Mgławicy Pierścień

[Gość Bellatrix]

BARWNA  OPOWIEŚĆ  O  MGŁAWICY  PIERŚCIEŃ

 

Messier 57 to dobrze nam wszystkim znana mgławica planetarna znajdująca się w gwiazdozbiorze Lutni. Z uwagi na znaczne rozmiary kątowe, Mgławica Pierścień jest łatwo dostępna, nawet dla obserwatorów ze sprzętem o niewielkiej aperturze. Obszar, który jest widoczny w okularze teleskopu ma wielkość ok. 80’’ x 60’’ (co stanowi ok. 0,5 l.ś). Ale przy uwzględnieniu zewnętrznych, słabo widocznych, zewnętrznych rejonów, średnica M 57 osiąga aż 170’’. Podlega nieustannej ekspansji. W ciągu ok. 60 lat, jej średnica wzrosła o blisko 0,3’’.
 Mgławica Pierścień jest łatwa do zlokalizowania i odnalezienia. W przeciwieństwie do wielu innych mgławic planetarnych, u M 57 bez problemu można dostrzec ciemny obszar w centralnej części obiektu. Do zaobserwowania „luki” ośrodku mgławicy, wystarczy teleskop o 6-calowym zwierciadle.

Messier 57 znajduje się w odległości ok. 45% linii poprowadzonej od Beta Lyrae do Gamma Lyrae i jest minimalnie przesunięta na południe od tego punktu. Mgławica pierścień, przy obserwacjach wizualnych ukazuje przedziwne, niebieskawo- zielone zabarwienie. Dopiero zdjęcia wykonane przy długim czasie naświetlania prowadzą do poznania pełni kolorów.

W środku mgławicy zlokalizowana jest gwiazda centralna o niewielkiej jasności wizualnej, ok. 15^m. Literatura podaje różne wartości jasności tej gwiazdy, i z tego powodu jest ona podejrzewana o zmienność. Prawdopodobnie jest to błękitny karzeł lub podkarzeł o dużej gęstości oraz o ogromnej temperaturze powierzchni szacowanej na 100.000 K. Obiekt centralny stanowi silne źródło promieniowania ultrafioletowego, które z kolei pobudza do jasnego świecenia otaczające obłoki gazu mgławicowego.

 

Skąd pochodzą barwy M 57?

Charakterystyczne zielonkawo- niebieskie zabarwienie M 57 jest spowodowane obecnością w niej podwójnie zjonizowanego tlenu (O²⁺), którego silne linie emisyjne są widoczne w widmie spektroskopowym mgławicy.

Drobiny gazu absorbują wysokoenergetyczne promieniowanie wysyłane przez obiekt znajdujący się wewnątrz mgławicy. Dzięki pochłoniętym kwantom energii, molekuły gazu przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Niekiedy elektrony należące do tych atomów zyskują porcję energii niezbędną do opuszczenia atomu (jonizacja). Wolne, swobodne elektrony wybite ze swych atomów macierzystych, mogą zostać przechwycone przez otaczające je inne atomy. Wówczas istnieje wymierna szansa, że znajdą się w tzw. stanach metatrwałych. Są to poziomy energetyczne pośrednie między stanem podstawowym, a najwyższym. Takie stany metatrwałe są rzadko spotykane w warunkach ziemskich. Nawet silnie rozrzedzone gazy są na tyle zagęszczone, że istnieje duże ryzyko zderzeń między molekułami. A zderzenie takowe nieuchronnie prowadzi do wytrącenia wzbudzonych atomów z ich metastabilnych stanów. Natomiast materia mgłaicowa jest tak bardzo rozrzedzona, że te wzajemne zderzenia molekuł zdarzają się i wiele rzadziej, i atomy pochłonięte przez drobny mają szansę utrzymać się na wzbudzonych, pośrednich poziomach energetycznych. Atomy w stanie metatrwałym oraz ich przejścia na niższe poziomy są źródłem części promieniowania elektromagnetycznego wysyłanego przez wielobarwną mgławicę M 57.

Co prawda gołym okiem widzimy tylko błękitną i zieloną barwę obiektu. Ale obecne są również inne kolory, które dobrze widać na fotografiach.

Interesujący jest fakt, iż ciemna centralna część mgławicy to nie jest luka, w której nie ma materii mgławicowej. Obserwując obiekt, można odnieść wrażenie, że obszar gazowy przybiera kształt pierścienia/ torusa. Jednak okazuje się, że ciemny rejon również zawiera materię, ale świeci ona na kolor niebieski, silnie przesunięty ku wysokim częstotliwościom fal. Niebieska barwa jest słabo widoczna dla oka. Ponadto silnie wydaje się być ciemna na zasadzie kontrastu z jasną otoczką.
Wraz z oddalaniem się od centrum M 57, mgławica przybiera zabarwienie żółte, pomarańczowe oraz czerwone. Czerwony kolor znajduje się w najodleglejszych, zewnętrznych rejonach.
Ciemny środek mgławicy przedstawia sporo detali, ale stają się one widoczne dopiero na fotografiach o długim czasie naświetlania.

Łączna masa mgławicy planetarnej M 57 szacowana jest jako znacznie niższa od masy słonecznej. Jej gęstość wynosi blisko 10.000 molekuł (głównie jonów) na centymetr sześcienny. Pozornie wartość wydaje się duża, ale gdyby była 1000 razy większa, nadal uchodziłaby za wysoką próżnię. Dla porównania: na Ziemi, w warunkach normalnych, w 1 cm3 znajduje się ok. 2,7 ^. 10¹⁹ molekuł gazu.

 

 

 Skład chemiczny:

Poniżej znajduje się zestawienie danych na temat ilość składu chemicznego mgławicy planetarnej (proporcje):

·         Wodór: 17.000.000

·         Hel: 1.350.000

·         Tlen: 10.000

·         Azot: 5.000

·         Neon: 1.500

·         Siarka: 900

·         Argon: 130

·         Chlor: 34

·         Fluor: 4

 

Jak widać z powyższych proporcji, materia mgławic planetarnych jest względnie obfita w tlen. Dlatego wysokie jest w nich również stężenie podwójnie zjonizowanego tlenu, który przyczynia się do charakterystycznego zabarwienia obiektu.

 ....................................................

R. Burnham: „Burnham’s Celestial Handbook”, tom II, str. 1161- 1173.

Zdjęcie M 57: R.B. Andreo: http://www.deepskycolors.com/archive/2008/09/26/messier-57-The-Ring-Nebula.html