Tak kiedyś może wyglądać otoczenie Słońca. Mgławica Pierścień okiem Webba

Zapewne zastanawiacie się, czymże jest mgławica planetarna? Czyżby był to obiekt równoważny dyskowi protoplanetarnemu, z którego wykluwają się nowe planety? Otóż nie, nazwa jest konsekwencją niedoskonałości instrumentów obserwacyjnych w czasach, gdy obiekt M57 został odkryty. Dokonał tego Messier pod koniec XVIII wieku, stąd oznaczenie numerem 57 w katalogu jego obiektów, a nazwa wzięła się z podobieństwa obiektu do rozmytego obrazu planety. Choć Messier odkrył wiele różnych tak zwanych mgławic, ta była inna niż wszystkie dotychczasowe.

Nazwa mgławica planetarna prawdopodobnie powstała na podstawie opisów obiektu, których dokonywali astronomowie w XVIII wieku. W tamtych czasach niewiele wiedzieli oni jeszcze o ewolucji gwiazd, ale zdawali sobie sprawę, że prawdziwy charakter tej mgławicy zdołają poznać dzięki silniejszym teleskopom.

 W dużej lornetce, o powiększeniu około 15x, M57 widoczna jest jako punkt, ale już teleskop ze zwierciadłem kilkunastu cm zdoła pokazać jej kolorową naturę na zdjęciach. (fot: Yann Forget / Wikimedia Commons)

Czym jest mgławica planetarna?

Dziś wiemy, że M57, którą potocznie nazywamy Mgławicą Pierścień, a która znajduje się około 2500 lat świetlnych od Słońca, czyli całkiem niedaleko, jest śladem po końcowym etapie ewolucji gwiazdy podobnej do Słońca lub większej, ale nie masywniejszej niż 8 mas Słońca.

Takie gwiazdy, w tym nasze Słońce, nie osiągną stadium supernowej. Staną się olbrzymami, pochłaniając w tym czasie istniejące na ich orbitach planety, ale zamiast przeistoczyć się u schyłku istnienia w gwiazdę neutronową, czarną dziurę lub podobne im supergęste obiekty, staną się białymi karłami. Mniej gęstymi, ale wciąż bardzo zwartymi (wielkości Ziemi) pozostałościami gwiazd. Zanim to się stanie, gwiazda traci sporo masy.

Obejrzyj w

W pewnym momencie nabrzmiały i chłodny olbrzym odrzuca swoje zewnętrzne warstwy w przestrzeń kosmiczną. Te oddalają się z prędkością około 50 do 100 tysięcy km/h. Tworzą otoczkę, która może przyjmować różne kształty - sferyczne, klepsydry. W przypadku Mgławicy Pierścień jest to kształt rozciągniętego torusa czyli pączka typu donut. My widzimy ten torus jednak z takiej perspektywy, że wydaje się on nam pierścieniem.

Mgławica Pierścień (M57) sfotografowana przez teleskop Webb (fot: ESA)

Materia tworząca mgławicę planetarną w przyszlości może wejść w skład chmur molekularnych, które dadzą życie jeszcze innym gwiazdom. Jednak sam etap, gdy tę mgławicę można obserwować jako ciekawy wizualnie obiekt jest bardzo krótki w skali kosmicznej, to jedynie dziesiątki tysięcy lat. Mgławica planetarna staje się widoczna, gdy centralna gwiazda po odrzuceniu materii kurczy się i zwiększa swoją temperaturę. Intensywne promieniowanie ultrafioletowe, które emituje na tym etapie jonizuje materię w mgławicy i pobudza ją do świecenia.

W tym czasie centralna gwiazda podlega dalszemu kurczeniu się i w końcu powstaje biały karzeł. To gorące odsłonięte jądro gwiazdy jest ostatnim etapem istnienia gwiazd podobnych do Słońca. Białe karły świecą dzięki energii termicznej, ich powierzchnia ma temperaturę około 100 tysięcy stopni Celsjusza, ale z czasem stygną i stają się coraz ciemniejsze. W końcu osiągają stadium czarnego karła. Trwa to jednak bardzo długo, a w naszym wszechświecie jeszcze żaden biały karzeł nie zdążył prawdopodobnie całkowicie ostygnąć.

Zdjęcie z teleskopu Webb i porównanie z obserwacjami Hubble

Mgławica Pierścień jest jednym z ulubionych obiektów do obserwacji przez astrofotografów, obserwowano ją także na przestrzeni lat każdym większym teleskopem. Hubble dokonał obserwacji w 2013 roku, powtórzył ją w 2023 roku Webb, a na poniższym porównaniu widać różnice w rozdzielczości obrazu. Na korzyść Webba oczywiście.

Webb jest w stanie pokazać dokładnie tworzące Mgławicę Pierścień struktury. To między innymi globule tworzone przez molekularny wodór, a także policykliczne aromatyczne węglowodory. Kolory mają związek także z temperaturą w mgławicy, jej środek jest najgorętszy, a chłodniejsze otoczenie (pierścień) przypomina gęstsze chmury.

Kształt Mgławicy Pierścień jest odzwierciedleniem historii jej powstawania, a więc losów macierzystej gwiazdy. Istotny jest tu też fakt, że powstający w jej centrum biały karzeł ma gwiazdę towarzyszkę. Oba obiekty obiegają się wzajemnie po orbicie o rozmiarze porównywalnym do odległości Ziemia - Pluton. Obecność tej gwiazdy zniekształciła powstającą mgławicę.

Webb jak zwykle wykonał obserwacje w bliskiej jak i średniej podczerwieni. Instrument NIRCam (foto po lewej na poniższym porównaniu) pokazuje wewnętrzny pierścień, natomiast MIRI (foto po prawej) jest w stanie odkryć przed nami tajemnice jeszcze dalszych i chłodniejszych rejonów mgławicy.

Gdzie na niebie odszukać M57?

Lato to dobry czas na obserwacje Mgławicy Pierścień. Znajduje się ona w gwiazdozbiorze Lutni, który widoczny jest w sierpniu przez całą noc.  Na początku wysoko nad horyzontem, potem zachodzi, ale wciąż jest widoczna. Niestety Mgławica Pierścień nie jest obiektem dostrzegalnym gołym okiem, mimo iż Lutnię bardzo łatwo odnaleźć na niebie, między innymi ze względu na jasną Wegę, która bywa często pierwszą gwiazdą widoczną w ciągu nocy. Jasność M57 to 8.8 magnitudo, czyli już sporo poza zasięgiem ludzkiego wzroku, nawet w idealnych warunkach obserwacji.

 
W drugiej połowie sierpnia, M57 (zaznaczona kwadratem) widoczna jest nad zachodnim horyzontem w środku nocy. Kolejne mapki pokazują coraz większe zbliżenie gwiazdozbioru Wegi, w którym widać mgławicę, co ułatwi ewentualne odszukanie jej przez lornetkę/teleskop. (fot: Stellarium)

Gdy jednak dysponujecie dużą lornetką, a najlepiej niewielkim teleskopem/lunetą, są szanse że zobaczycie Mgławicę Pierścień. A już na pewno, jeśli podejmiecie się jej sfotografowania. Oczywiście wymaga to wielominutowego naświetlania, więc nie jest to rzecz do uchwycenia tak natychmiast.

Źródło: ESA, inf. własna