M 27 - Mgławica Hantle

[Tuvoc]

Tak sobie czekam na lotnisku to pomyślałem, że wrzucę przygotowany kiedyś tekst i nawet jakąś fotkę do niego Tym razem mgławica Hantle - M 27 / NGC 6853 - kolejny obiekt do kolekcji mgławic planetarnych wykonanych w technice krótkoczasowej.

 

 

Sfotografowany chyba przez każdego miłośnika astrofotografii posiadającego choćby nieduży teleskop i dowolny aparat, ten popularny cel dla początkujących obserwatorów i fotografów wydaje się nazbyt często po prostu odhaczany z listy kolejnych "messierów". Warto jednak zatrzymać się przez chwilę i przeanalizować jej niezwykle interesującą charakterystykę, jak również historię odkrycia i badań nad nią.

 

Mgławica Hantle jest obiektem z kategorii mgławic planetarnych, czyli takich, które powstają po śmierci masywnej gwiazdy. Znajdziemy ją w gwiazdozbiorze Liska, a jej rozmiar kątowy 8'× 5,5' oraz jasność całkowita 7.5 mag pozycjonuje ją dosyć wysoko na liście najjaśniejszych i największych obiektów tego typu widocznych z półkuli północnej.

 

Mgławicę tę odkrył 12 lipca 1764 Charles Messier i szybko zyskała ona jego zainteresowanie ze względu na swoją nietypową formę. Messier odkrył ją podczas przeglądu nieba w poszukiwaniu obiektów mgławicowych (wypada pamiętać, że katalog Messiera był zbiorem "nie-komet" czyli obiektów ogólnie nazwanych wtedy mgławicami, na które to należało uważać podczas poszukiwania komet). Zanotował on wtedy, a potwierdził po kolejnych obserwacjach, że mgławica składa się z dwóch połączonych części o eliptycznym kształcie. John Herschel porównał natomiast kształt tych składowych mgławicy do hantli i w 1833 roku nadał jej właśnie takie imię. Badania prowadzone od połowy XIX wieku za pomocą coraz bardziej zaawansowanych teleskopów ujawniły bardziej złożoną strukturę mgławicy. Pierwszą fotografię M 27 udało się uzyskać pod koniec lat 80 XIX wieku. Jednocześnie z próbami zrozumienia jej kształtu toczyły się dyskusje na temat rotacji i dynamiki obiektu, która mogłaby taki kształt utrzymać.

 

Pierwsze analizy spektroskopowe przeprowadzone w 1864 roku przez Williama Hugginsa, pioniera tej dyscypliny, wykluczyły wcześniej sugerowaną przez kilku innych badaczy koncepcję rzekomej gromady gwiazd. Linie spektralne sugerowały raczej obecność gazów o różnych liniach widmowych. Ostateczne sklasyfikowanie mgławicy, jako planetarnej, wraz z teorią wyjaśniającą jej strukturę, miało miejsce w latach 1910-1919 za sprawą badań Hebera Dousta Curtisa.

Według obecnie przyjętej teorii dotyczącej ewolucji gwiazd, mgławica ta powstała w miejscu, gdzie jeszcze około miliona lat temu istniała gwiazda o masie kilkukrotnie większej od masy Słońca. Po przejściu przez fazę czerwonego olbrzyma, gwiazda ta przekształciła się w zmienną gwiazdę typu AGB, wyrzucającą w przestrzeń duże ilości materii. Z tej materii utworzyła się nasza bohaterka - Mgławica Hantle. Pozostałością macierzystej gwiazdy mgławicy jest położony centralnie biały karzeł o masie ok. 0,56 masy Słońca. To największa znana obecnie gwiazda tego typu.

 

W początkowych obserwacjach niektórzy obserwatorzy nie mogli zidentyfikować żadnej gwiazdy, ale John Herschel opisał gwiazdę o jasności 14-15 mag w centralnym obszarze M 27. Jednak cechy centralnej gwiazdy stały się bardziej interesujące dla Hermana Zanstry, który w 1931 roku użył jasności gwiazdy wynoszącej 13,4 mag do określenia odległości od Ziemi. Dodatkowo dzięki oszacowaniu jej temperatury na ok. 80 000 Kelwinów, promienia na ułamek promienia Słońca i masy, która powinna być zbliżona masie naszej dziennej gwiazdy pozwoliły wysnuć wniosek, że co za tym idzie duża gęstość jest typowa dla białego karła. Późniejsze obserwacje przy użyciu teleskopu kosmicznego ROSAT i teleskopu kosmicznego Chandra wykazały temperaturę wynoszącą 100 000 Kelwinów, co stawia gwiazdę w roli wręcz „ultrabiałego” karła. Dokładne dan uzyskane z tych urządzeń pozwoliły określić masę gwiazdy na ok. 56% masy Słońca, a średnicę na ledwie 5.5% średnicy Słońca.

 

Bliskość do Ziemi, a co za tym idzie duży rozmiar kątowy mgławicy pozwoliły stopniowo na uzyskiwanie kolejnych porcji wiedzy i tak, wiemy z całą pewnością, że M 27 oddalona jest od nas o 1300 lat świetlnych i rozszerza się z prędkością ok. 30 km/s. Znając tą ostatnią wartość, możemy próbować estymować na jej podstawie wiek mgławicy i tutaj pojawia się pierwsza ciekawostka. Otóż astronom Herman Zanstra w 1931 roku zaobserwował efekty rozszczepienia linii widmowych w niektórych mgławicach planetarnych w tym w M 27, jako efekt przesunięcia ku czerwieni. Biorąc poprawkę na fakt przesunięcia wynikającego z przybliżania lub oddalania się danego obiektu do obserwatora, na podstawie tych danych można było określić całkowitą prędkość rozprężania otoczki mgławicy, a to dawało możliwość oszacowania wieku. W przypadku Mgławicy Hantle jest to ok. 10 tysięcy lat.

 

Odległość do mgławicy została po raz pierwszy ustalona również przez Hermana Zanstrę na podstawie jasności centralnej gwiazdy i mgławicy. Jednak przez długi czas była to wartość obarczona dużymi niepewnościami. Różnice wyników pomiarów różnymi metodami przeprowadzonych w późniejszym czasie wahały się od 490 do 3500 lat świetlnych. Nawet triangulacje przy użyciu paralaksy optycznej na centralnej gwieździe dokonane na początku XXI wieku wykazywały duże błędy pomiaru. Nie pomógł tu nawet kosmiczny teleskop Hubble'a. Dopiero dzięki sondzie Gaia, udało się uzyskać dokładniejszy pomiar odległości, który w roku 2020 wyniósł 1278 lat świetlnych z niepewnością wynoszącą 9 lat świetlnych.

 

W miarę jak stawały się dostępne bardziej zaawansowane i innowacyjne instrumenty, próbowano uzyskać więcej informacji na temat struktury mgławicy. Na przykład w 1974 roku, za pomocą teleskopu Mayall o średnicy 4 metrów, odkryto rozległe "halo" (później nazywane zewnętrzną otoczką) o średnicy 15 minut kątowych znane dziś bardzo dobrze z amatorskich. Obserwacje przy użyciu m.in. Teleskopu Kosmicznego Hubble'a czy Teleskopu Subaru wykazały "węzły" w mgławicy, które są skupieniami materii. Te znajdują się głównie w kierunku krótszego wymiaru mgławicy i na jej zewnętrznym obszarze. Coraz lepsze możliwości szczegółowego obrazowania obszarów mgławicy przyczyniły się do wyjaśnienia jej budowy.

 

Badania w różnych zakresach spektralnych, takich jak radiowe i mikrofalowe, oraz obserwacje za pomocą teleskopów kosmicznych umożliwiły uzyskanie dodatkowych informacji na temat struktury i składu mgławicy. Mgławicę badano m.in. za pomocą teleskopu kosmicznego Planck. Ustalono gęstość wynoszącą 20 000 zjonizowanych atomów na cm^3, masę około 6,5% masy Słońca i temperaturę między 6 000 a 10 000 K. Spektroskopowe badania wykazały podobne temperatury oraz rozkład pierwiastków, takich jak wodór, hel, azot, tlen, neon i siarka.

 

Na koniec kilka słów o samym projekcie. Zdjęcie mgławicy wykonałem metodą krótkoczasową - klatki 7 i 1 sekundowe. Oba stacki połączyłem starając się selektywnie wyciągać to co najlepsze z każdego, a gwiazdy wziąłem jedynie ze stacka z krótszymi klatkami. Były ładniejsze i mniej rozlane. Do tego standardowo pomiar widma z użyciem filtra Star Analyzer 200, ale tutaj jego wartość jest naprawdę znikoma. Niestety obiekt jest na tyle duży, że powinienem zebrać je drugim, mniejszym teleskopem. Stąd też pewnie wiele informacji zaginęło w tym widmie. Widać dobrze zarówno na zdjęciu, jak i opracowanym widmie rozdzielone składowe dla OIII oraz h-alpha. Aby uzupełnić to, czego nie udało mi się zarejestrować filtrem z siatką dyfrakcyjną, wykonałem i dodałem kadry wykonane filtrami fotometrycznymi – V, B i R. I tak po kolei widzimy emisję OIII w filtrze V; fragment z widmem OIII z h-beta i He II, a także R z częścią widma, w której dominuje głównie h-alpha.

Edytowane 4 Listopada 2023 przez Tuvoc

[Herbert West]

Świetny detal i opracowanie. Do sobotniej kawy porannej w sam raz.

 

"Sfotografowany chyba przez każdego miłośnika astrofotografii posiadającego choćby nieduży teleskop i dowolny aparat"

 

Edytowane 4 Listopada 2023 przez Herbert West

[Tuvoc]

17 minut temu, Herbert West napisał(a):

Świetny detal i opracowanie. Do sobotniej kawy porannej w sam raz.

 

"Sfotografowany chyba przez każdego miłośnika astrofotografii posiadającego choćby nieduży teleskop i dowolny aparat"

 

Dziękuję Haha znam to uczucie, kiedy ktoś pyta czy mam w kolekcji np. Amerykę albo Pelikana

[Herbert West]

Zajrzałem na: http://cdsportal.u-strasbg.fr/?target=m27 żeby zobaczyć jak jasno świeci gwiazda centralna w UV ale, o dziwo, nie ma zdjęć tego kawałka nieba w UV w jakiejkolwiek większej rozdzielczości.

 

Ostatnio zaglądam tam, ponieważ białe karły wyglądają zaskakująco w UV. Albo i w wyższych energiach, jak w przypadku MWP-1:

 

Optyczne:

 

UV - ten sam FOV:

 

 

X:

[Tuvoc]

8 minut temu, Herbert West napisał(a):

Zajrzałem na: http://cdsportal.u-strasbg.fr/?target=m27 żeby zobaczyć jak jasno świeci gwiazda centralna w UV ale, o dziwo, nie ma zdjęć tego kawałka nieba w UV w jakiejkolwiek większej rozdzielczości.

 

Ostatnio zaglądam tam, ponieważ białe karły wyglądają zaskakująco w UV. Albo i w wyższych energiach, jak w przypadku MWP-1:

 

Optyczne:

 

UV - ten sam FOV:

 

 

X:

Ooo ciekawe, czyżbyś mi tu sugerował żeby spróbować? :D

[Herbert West]

Właśnie sprawdzałem ale okolice M27 nie były fotografowane w UV w dostatecznej rozdzielczości. Więc po prostu wkleiłem przykład trochę wykolejając Twój wątek :-)

[Tuvoc]

43 minuty temu, Herbert West napisał(a):

Właśnie sprawdzałem ale okolice M27 nie były fotografowane w UV w dostatecznej rozdzielczości. Więc po prostu wkleiłem przykład trochę wykolejając Twój wątek :-)

E tam, na tym to ma polegać! Dzięki za ciekawe info.

[Herbert West]

8 hours ago, Tuvoc said:

Dziękuję Haha znam to uczucie, kiedy ktoś pyta czy mam w kolekcji np. Amerykę albo Pelikana

To jest dość komiczna sytuacja, gdy mam zdjęcia obiektów, których na AB jest w porywach kilkanaście ogółem i może 4 dobre a nie mam "szlagierów" :-) Po prostu nie mam czasu na M31 et al.

[diver]

No i ładnie. Kolory dobrze ogarnięte. Niech policzę czas: ~13000 s to mniej więcej 3,6 h. Tak się zastanawiam, czy nie lepiej było zebrać 210 klatek po 1 min? Efekt pewnie byłby podobny, a do obróbki 30x klatek mniej?

 

18 godzin temu, Tuvoc napisał(a):

Mgławica Hantle jest obiektem z kategorii mgławic planetarnych, czyli takich, które powstają po śmierci masywnej gwiazdy.

 

Tutaj drobna polemika, a może bardziej doprecyzowanie. Gwiazdy o masie < 1,2 mS pozbywają się swojej spuchniętej otoczki najczęściej podczas tzw. błysku helowego, ale nie oznacza to jeszcze śmierci "jądrowej" gwiazdy. Śmierć "jądrowa" następuje dopiero po ostatecznym odrzuceniu otoczki  helowej, w wyniku czego gorące jądro zostaje odsłonięte i prezentuje się w postaci białego karła. Ale nie jest to śmierć wizualna gwiazdy. Ostateczna śmierć wizualna takiej gwiazdy nastąpi dopiero wtedy, gdy ustaną procesy związane z cieplną skalą czasową. Więc na tym etapie ewolucji gwiazdę uznałbym jeszcze za "żywą".

 

Edytowane 4 Listopada 2023 przez diver

[Tuvoc]

W dniu 4.11.2023 o 17:16, Herbert West napisał(a):

To jest dość komiczna sytuacja, gdy mam zdjęcia obiektów, których na AB jest w porywach kilkanaście ogółem i może 4 dobre a nie mam "szlagierów" :-) Po prostu nie mam czasu na M31 et al.

Mam tak samo jak Ty....

[Tuvoc]

W dniu 4.11.2023 o 19:50, diver napisał(a):

No i ładnie. Kolory dobrze ogarnięte. Niech policzę czas: ~13000 s to mniej więcej 3,6 h. Tak się zastanawiam, czy nie lepiej było zebrać 210 klatek po 1 min? Efekt pewnie byłby podobny, a do obróbki 30x klatek mniej?

 

 

Tutaj drobna polemika, a może bardziej doprecyzowanie. Gwiazdy o masie < 1,2 mS pozbywają się swojej spuchniętej otoczki najczęściej podczas tzw. błysku helowego, ale nie oznacza to jeszcze śmierci "jądrowej" gwiazdy. Śmierć "jądrowa" następuje dopiero po ostatecznym odrzuceniu otoczki  helowej, w wyniku czego gorące jądro zostaje odsłonięte i prezentuje się w postaci białego karła. Ale nie jest to śmierć wizualna gwiazdy. Ostateczna śmierć wizualna takiej gwiazdy nastąpi dopiero wtedy, gdy ustaną procesy związane z cieplną skalą czasową. Więc na tym etapie ewolucji gwiazdę uznałbym jeszcze za "żywą".

 

Pełna zgoda Sławku. Tu był pewien skrót myślowy i uogólnienie, ale definicyjnie to Ty masz jak najbardziej rację.

 

A co do pierwszej części pytania - no właśnie nie Właśnie na tym cała idea lucky imagingu oraz fotografii krótkoczasowej aby wykonać jak najwięcej krótkich klatek z dużym gainem. Czym dłuższa klatka tym bardziej uśrednia detal obiektu.

[diver]

11 godzin temu, Tuvoc napisał(a):

Właśnie na tym cała idea lucky imagingu oraz fotografii krótkoczasowej aby wykonać jak najwięcej krótkich klatek z dużym gainem. Czym dłuższa klatka tym bardziej uśrednia detal obiektu.

 

Oj, będę polemizował.  Jak to uśrednia? Im dłuższa klatka, tym więcej fotonów na matrycy. Jeżeli fotonów będzie za dużo i/lub gain za duży, faktycznie mogą zginąć jaśniejsze detale w prześwietlonych pixelach. Jednak z drugiej strony przy krótkich czasach z oczywistych przyczyn nigdy nie wydobędziesz bardzo słabych świateł, które pojawią się na matrycy przy dłuższych ekspozycjach. Poza tym im dłuższa ekspozycja, tym lepszy SNR.

Mnie się zdaje, że lucky imaging został pomyślany głównie po to, żeby pozbyć się zniekształceń obrazu spowodowanych seeingiem. I tutaj się z Tobą zgodzę, że w dłuższych klatkach na skutek seeingu może nam zginąć (zamazać się) drobny szczegół. Niemniej sądzę, że ma to pierwszorzędne znaczenie przy małych jasnych obiektach (planety), ewentualnie na jasnych obiektach gwiazdowych (np. mgławice kuliste). Natomiast przy słabych obiektach rozciągłych takich jak mgławice planetarne, lepsze efekty uzyskamy raczej przy pomocy dłuższych eskpozycji.

Jestem w stanie zrozumieć fotografię krótkoczasową, gdy nie potrzeba nam dużo światła. Mamy też wtedy z głowy problem guidingu - możemy pozwolić sobie na zbieranie materiału na słabszym montażu.

Nie neguję absolutnie Twojej metody, ale czy 7s to jeszcze naprawdę lucky imaging? Tak tylko trochę polemizuję.

 

[Gość na chwilę]

Brawo Mirek! Jak zwykle precyzyjnie przygotowany i do końca przemyślany projekt ! Więcej takich poproszę...

 

[Tuvoc]

11 godzin temu, diver napisał(a):

 

Oj, będę polemizował.  Jak to uśrednia? Im dłuższa klatka, tym więcej fotonów na matrycy. Jeżeli fotonów będzie za dużo i/lub gain za duży, faktycznie mogą zginąć jaśniejsze detale w prześwietlonych pixelach. Jednak z drugiej strony przy krótkich czasach z oczywistych przyczyn nigdy nie wydobędziesz bardzo słabych świateł, które pojawią się na matrycy przy dłuższych ekspozycjach. Poza tym im dłuższa ekspozycja, tym lepszy SNR.

Mnie się zdaje, że lucky imaging został pomyślany głównie po to, żeby pozbyć się zniekształceń obrazu spowodowanych seeingiem. I tutaj się z Tobą zgodzę, że w dłuższych klatkach na skutek seeingu może nam zginąć (zamazać się) drobny szczegół. Niemniej sądzę, że ma to pierwszorzędne znaczenie przy małych jasnych obiektach (planety), ewentualnie na jasnych obiektach gwiazdowych (np. mgławice kuliste). Natomiast przy słabych obiektach rozciągłych takich jak mgławice planetarne, lepsze efekty uzyskamy raczej przy pomocy dłuższych eskpozycji.

Jestem w stanie zrozumieć fotografię krótkoczasową, gdy nie potrzeba nam dużo światła. Mamy też wtedy z głowy problem guidingu - możemy pozwolić sobie na zbieranie materiału na słabszym montażu.

Nie neguję absolutnie Twojej metody, ale czy 7s to jeszcze naprawdę lucky imaging? Tak tylko trochę polemizuję.

 

Sławku, pośrednio sam to sobie wyjaśniłeś i podałeś argumenty za sensownością tej techniki

- "Jednak z drugiej strony przy krótkich czasach z oczywistych przyczyn nigdy nie wydobędziesz bardzo słabych świateł, które pojawią się na matrycy przy dłuższych ekspozycjach." - stąd wybór celów nie jest przypadkowy Duża jasność powierzchniowa i najlepiej zwarta budowa, a popatrz i tak nie byłbym w stanie złapać np. wodorowej otoczki M 57, czy tej słynnej otoczki wokoło M 27
- "Poza tym im dłuższa ekspozycja, tym lepszy SNR." - to działa w dwie strony - bo im więcej klatek o małym sygnale to tak samo wzmacniasz stosunek sygnału do szumu
- "czy 7s to jeszcze naprawdę lucky imaging?" - jak napisałem we wstępie to technika krótkoczasowa. Mam tam jeszcze klatki 1 sekundowe (to nadal jeszcze nie jest lucky imaging) i to one odpowiadają w większym stopniu za detal tego obiektu. Stack z klatek 7 sekundowych dawał nieco słabszą ilość detalu, ale był "wypełnieniem" kolorystycznym i dawał głębię pod stack z klatek 1 sekundowych. Mógłbym tak ciągnąć dalej i dodawać kolejne warstwy - klatki 60 sekundowe, 300 sekundowe itd, aż poskładałbym w finalny obraz razem z tą piekną zewnętrzną otoczką, której tu nie mogłem zarejestrować.

[ryszardo]

Tak czy inaczej to zdjęcie jest świetne i naprawdę dużo widać. Gratulacje.

[Krzysztof z Bagien]

Znowu dorzuciłeś do pieca

 

A tak zapytam troszkę z innej beczki: widzę, że masz kamerę od Player One - jak ją oceniasz, od strony oprogramowania, sterowników itp. i ogólnie kultury pracy w porównaniu do ZWO?

[Tuvoc]

7 godzin temu, Krzysztof z Bagien napisał(a):

Znowu dorzuciłeś do pieca

 

A tak zapytam troszkę z innej beczki: widzę, że masz kamerę od Player One - jak ją oceniasz, od strony oprogramowania, sterowników itp. i ogólnie kultury pracy w porównaniu do ZWO?

Dzięki!

 

Co do kamery to jestem nią zachwycony. Niby to te same matryce IMX co inni producenci, ale jakość wykonania jest w Player One taka sama, jak nie lepsza niż w ZWO. Mają kilka prostych ale przydatnych patentów. W kamerach "słonecznych" widziałem, że jest możliwość lekkiego nachylenia matrycy aby usunąć efekt pierścieni Newtona. W mojej jest natomiast dodatkowo do dokupienia moduł pasywnego chłodzenia - https://player-one-astronomy.com/product/uranus-c-usb3-0-color-camera-imx585/.

Nie jest to prawdziwe chłodzenie, ale sprawdziło się to całkiem przyzwoicie latem.

 

Co do sterowników to zarówno APT jak i SharpCap (te używam) ładnie sobie radzą z obsługą kamery.

[diver]

12 godzin temu, Tuvoc napisał(a):

Mógłbym tak ciągnąć dalej i dodawać kolejne warstwy - klatki 60 sekundowe, 300 sekundowe itd, aż poskładałbym w finalny obraz razem z tą piekną zewnętrzną otoczką, której tu nie mogłem zarejestrować.

 

Ano. Ale to już nieco inny projekt. 

 

Edytowane 7 Listopada 2023 przez diver