 |
Астронет: С. Б. Попов/ГАИШ Формы планетарных туманностей http://variable-stars.ru/db/msg/1672790 |
29.06.2020 22:30 | С. Б. Попов/ГАИШ, Москва
Планетарные туманности возникают на финальных стадиях эволюции звезд с массой менее примерно 10 солнечных. Звезда асимптотической ветви гигантов сбрасывает оболочку. В центре остается горячее ядро, которое своим ультрафиолетовым излучением поддерживает вещество туманности в ионизованном состоянии. Впоследствии ядро планетарной туманности станет белым карликом.
В нашей Галактике имеется до 10 000 планетарных туманностей. Типичное время жизни (от сброса оболочки до состояния, когда вещество рекомбинирует становится нейтральным) порядка 10 000 лет. Т.о., в Галактике образуется примерно одна планетарная туманность в год.
Планетарные туманности имеют типичный размер (диаметр) немногим менее одного парсека. Соответственно, туманность имеет угловой размер, равный лунному диску, с расстояния около 100 парсек. Масса вещества туманности составляет примерно несколько десятых массы Солнца.
В первом приближении можно ожидать, что планетарная туманность будет иметь сферическую (как у туманности Кольцо в созвездии Лиры, М57 в каталоге Мессье) или слегка вытянутую форму. Однако существуют процессы, которые могут заметно разнообразить форму туманности.
Основные крупномасштабные структуры планетарных туманностей имею центральную, осевую или зеркальную симметрию. К основным элементам можно отнести струйные выбросы (направление которых может меняться, что в частности, приводит к появлению спиралевидных структур), диски и кольцеобразные структуры в плоскости орбиты двойной системы, а также кольцевые фигуры большого масштаба (см. рис 1 в этой статье). Разные фигуры могут накладываться друг на друга. Их пересечение также может сопровождаться появлением необычных форм
Saturn Nebula.
Возникновение кольцеобразных структур с размером порядка размера всей туманности связано с изменением темпа истечения вещества от центральной звезды. Такая переменность может влиять и на вид других образований в туманности.
Важным фактором формирования сложной структуры туманности может являться двойственность звезды. Движение звезды, сбрасывающей оболочку, вокруг центра масс системы может приводить к возникновению биполярных и спиралевидных структур сложной формы.
Взаимодействие звезд в системе с общей оболочкой может приводить к формированию дискообразной (кольцеобразной) структуры вокруг всей системы. Эта структура, имеющая бОльшую плотность, чем окружающее вещество, не только может быть видна сама по себе, но также будет влиять на форму туманности в дальнейшем, поскольку ветер, истекающий от звезды, будет с большей легкостью продвигаться в направлении, перпендикулярном диску, а вблизи плоскости диска движение будет затруднено. Так могут формироваться биполярные (в том числе конусовидные) структуры.
Necklace nebula.
Если вторым компонентом двойной является белый карлик, то перетекание вещества на него может приводить к формированию аккреционного диска. Такая система может приводить к появлению струйных выбросов (джетов), бьющих в противоположных направлениях перпендикулярно плоскости диска.
Из-за прецессии направление выбросов может меняться (см. видео здесь). Кроме того, может меняться темп перетекания вещества на белый карлик, что будет приводить к включению/выключению мощных выбросов.
Диски сами могут являться источником ветра, что формирует туманности необычного вида (см. компьютерное моделирование на сайте). Поскольку диск двумерное образование (возможно, слегка изогнутое), то и истечение от диска имеет соответствующую симметрию, в отличие от истечений от центральной звезды.
Движение звезды, формирующей туманность, относительно межзвездной среды может дополнительно влиять на форму за счет взаимодействия со встречным потоком вещества.
Планетарные туманности могут возникать в звездных скоплениях, в том числе достаточно плотных. Известны планетарные туманности в шаровых скоплениях, где звезды могут быть расположены очень близко друг от друга.
Формирование структур планетарных туманностей в тройных системах было рассмотрено в работе Soker (2004). В частности, важным фактором является аккреция вещества и образование выбросов тесной двойной системой, вращающейся вокруг теряющего вещество гиганта. Это может приводить к деталям в туманности, не демонстрирующим ярко выраженной симметрии (NGC 6210, NGC 1514).
Наблюдаемые в видимом диапазоне цвета туманностей обычно обусловлены эмиссионными линиями определенных химических элементов (водород, кислород, сера, азот, гелий), а также рассеиванием света пылью. Эти вещества в обилии встречаются в естественных условиях. Так за оттенки красного обычно ответственен водород, за зеленый кислород.
Некоторая информация о цветах туманностей доступна на сайте clarkvision.com.
Отметим, что вид туманности различен в разных областях спектра. В частности, инфракрасные наблюдения показывают наличие сложным по форме структур, связанных с наличием пыли. Подчеркнем, что яркий вид некоторых туманностей на снимках связан с дополнительным усиление контраста при обработке. Т.е., глазом была бы видна более блеклая картина. Кроме того, часто можно увидеть композитные изображения, собранные из снимков в разных участках спектра, на которых невидимое глазом излучение обозначено условными цветами.
Каталоги диффузных туманностей (куда также попадает несколько туманностей других
типов, например, остатков сверхновых) можно найти по этим ссылкам:
http://galaxymap.org/cat/list/rcw/1,
http://galaxymap.org/cat/list/gum/1,
http://galaxymap.org/cat/list/sharpless/1.