Minutul de astronomie - Nebuloasa Ghidon (Mai 2024)
Nebuloasă planetară, oricare dintr-o clasă de nebuloase strălucitoare care extind cochilii de gaze luminoase expulzate de stele moarte. Observate telescopic, au un aspect compact relativ rotund, mai degrabă decât formele nepotioase haotice ale altor nebuloase - de unde și numele lor, care a fost dat datorită asemănării lor cu discurile planetare atunci când sunt privite cu instrumentele de la sfârșitul anilor 1700, când primele nebuloase planetare au fost descoperit.
Se crede că există aproximativ 20.000 de obiecte numite nebuloase planetare în galaxia Calea Lactee, fiecare reprezentând gaz expulzat relativ recent dintr-o stea centrală foarte târziu în evoluția sa. Din cauza obscurării prafului în Galaxie, au fost catalogate doar aproximativ 1.800 de nebuloase planetare. Nebuloasele planetare sunt surse importante de gaz în mediul interstelar.
Forme și structură
Comparativ cu nebuloasele difuze (vezi regiunea H II), nebuloasele planetare sunt obiecte mici, având o rază de obicei de 1 an lumină și conțin o masă de gaz de aproximativ 0,3 masă solară. Una dintre cele mai cunoscute nebuloase planetare, Nebula Helix (NGC 7293) din constelația Vărsător, subzistă un unghi de aproximativ 20 de minute de arc - două treimi din dimensiunea unghiulară a Lunii. Nebuloasele planetare sunt considerabil mai dense decât majoritatea regiunilor H II, conțin de obicei 1.000-10.000 de atomi pe cm cub în regiunile lor dense și au o luminozitate a suprafeței de 1.000 de ori mai mare. Mulți sunt atât de departe încât par stelari atunci când sunt fotografiați direct, dar exemplele vizibile au o dimensiune unghiulară de până la 20 de minute de arc, de obicei 10-30 de secunde de arc. Cele care arată un disc luminos au forme mult mai regulate decât regiunile haotice H II, dar există în mod obișnuit unele fluctuații de luminozitate pe disc. Planetarele au, în general, granițe exterioare regulate, ascuțite; adesea, de asemenea, au o limită interioară relativ regulată, oferindu-le aspectul unui inel. Mulți au doi lobi din material luminos, care seamănă cu arcuri ale unui cerc, conectați printr-un pod, care seamănă oarecum cu litera Z.
Majoritatea planetarelor prezintă o stea centrală, numită nucleu, care asigură radiația ultravioletă necesară ionizării gazului din inelul sau învelișul care îl înconjoară. Aceste stele sunt printre cele mai tari cunoscute și se află într-o stare de evoluție relativ rapidă.
Ca și în cazul regiunilor H II, regularitatea structurală generală ascunde fluctuații la scară largă a densității, temperaturii și compoziției chimice. Imaginile de înaltă rezoluție ale unei nebuloase planetare dezvăluie de obicei noduri minuscule și filamente până la limita de rezoluție. Spectrul nebuloasei planetare este practic același cu cel al regiunii H II; conține linii strălucitoare din recombinații de hidrogen și heliu și liniile interzise strălucitoare, excitate din punct de vedere colisionar și linii slabe de recombinare ale altor ioni. (Recombinarea este procesul în care un atom aflat într-un stadiu ridicat de excitație captează un electron de energie mai scăzut și apoi scade într-un stadiu inferior de excitație.) Stelele centrale prezintă o gamă de temperaturi mult mai mare decât cele din regiunile H II, variind de la relativ rece (25.000 K) până la unele dintre cele mai tari cunoscute (200.000 K). În nebuloasele cu stele fierbinți, cea mai mare parte a heliului este ionizat de două ori și există cantități apreciabile de oxigen și argon și de patru ori ionizat de cinci ori. În regiunile H II heliul este în principal o dată ionizat și neonul și argonul doar o dată sau de două ori. Această diferență între stările atomilor rezultă din temperatura nucleului planetar (până la aproximativ 150.000 K), care este mult mai mare decât cea a stelei excitante din regiunile H II (mai puțin de 60.000 K pentru o stea O, cea mai tare). Etapele înalte de ionizare se găsesc aproape de steaua centrală. Rare ioni grei, mai degrabă decât hidrogen, absorb fotonii de câteva sute de energii de electroni volt. Dincolo de o anumită distanță de steaua centrală, toți fotonii de energie suficienți pentru a ioniza o anumită specie de ion au fost absorbiți și, prin urmare, acea specie nu poate exista mai departe. Calcule teoretice detaliate au prezis mai degrabă cu succes spectrele nebuloaselor cel mai bine observate.
Spectrele nebuloaselor planetare dezvăluie un alt fapt interesant: se extind de la steaua centrală la 24-56 km (15–35 mile) pe secundă. Tragerea gravitațională a stelei este destul de mică la distanța învelișului de stea, astfel încât coaja își va continua expansiunea până când se va contopi în sfârșit cu gazul interstelar din jurul său. Expansiunea este proporțională cu distanța față de steaua centrală, în concordanță cu întreaga masă de gaz care a fost evacuată la o scurtă perioadă de la stea într-un fel de instabilitate.
Distanțele nebuloaselor planetare
Estimarea distanței față de orice nebuloasă planetară este dificilă datorită varietății de forme și mase ale gazului ionizat. Există incertitudini cu privire la cantitatea de radiații ionizante din steaua centrală care scapă din nebuloasă și cantitatea de material fierbinte cu densitate joasă care umple o parte din volum, dar care nu emite radiații apreciabile. Astfel, nebuloasele planetare nu sunt o clasă omogenă de obiecte.
Distanțele sunt estimate prin obținerea măsurătorilor pentru aproximativ 40 de obiecte care se întâmplă să aibă proprietăți deosebit de favorabile. Proprietățile favorabile implică asocierea cu alte obiecte a căror distanță poate fi estimată independent, cum ar fi apartenența la un grup stelar sau asocierea cu o stea a proprietăților cunoscute. Metodele statistice, calibrate de aceste obiecte, oferă estimări brute (aproximativ 30 la sută erori) ale distanțelor pentru toate celelalte. Metoda statistică presupune presupunerea că toate cochilii au mase similare atunci când toată coaja este ionizată și corectarea fracției neutre pentru restul.
Din cea mai bună determinare a distanței disponibile, dimensiunea adevărată a oricărei nebuloase poate fi găsită de la dimensiunea sa unghiulară. De obicei, nebuloasele planetare sunt câteva zecimi dintr-un an lumină în rază. Dacă această distanță este împărțită la viteza de expansiune, vârsta nebuloasei de la obținerea ejectării. Valorile variază până la aproximativ 30.000 de ani, după care nebuloasa este atât de tânără încât nu poate fi deosebită de gazele interstelare din jur. Această viață este mult mai scurtă decât durata de viață a stelelor părinte, astfel încât faza nebulară este relativ scurtă.
