Przetwarzanie danych osobowych

Nasza witryna korzysta z plików cookies

Wykorzystujemy pliki cookie do spersonalizowania treści i reklam, aby oferować funkcje społecznościowe i analizować ruch w naszej witrynie, a także do prawidłowego działania i wygodniejszej obsługi. Informacje o tym, jak korzystasz z naszej witryny, udostępniamy partnerom społecznościowym, reklamowym i analitycznym. Partnerzy mogą połączyć te informacje z innymi danymi otrzymanymi od Ciebie lub uzyskanymi podczas korzystania z ich usług i innych witryn.

Masz możliwość zmiany preferencji dotyczących ciasteczek w swojej przeglądarce internetowej. Jeśli więc nie wyrażasz zgody na zapisywanie przez nas plików cookies w twoim urządzeniu zmień ustawienia swojej przeglądarki, lub opuść naszą witrynę.

Jeżeli nie zmienisz tych ustawień i będziesz nadal korzystał z naszej witryny, będziemy przetwarzać Twoje dane zgodnie z naszą Polityką Prywatności. W dokumencie tym znajdziesz też więcej informacji na temat ustawień przeglądarki i sposobu przetwarzania twoich danych przez naszych partnerów społecznościowych, reklamowych i analitycznych.

Zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies możesz cofnąć w dowolnym momencie.

Optyczne.pl

Artykuły

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr

15 czerwca 2016

1. M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę

Przez pewien czas wahałem się, czy jeden z odcinków naszego cyklu poświęcić mgławicy planetarnej M57. Przemawiały za tym dwa argumenty. Po pierwsze, choć jest to obiekt piękny, zdecydowanie lepiej podziwiać go przez teleskop niż przez lornetkę. Po drugie, dość obszerną historię odkrycia pierwszych mgławic planetarnych i mechanizm ich powstawania opisaliśmy w szczegółach w  odcinku poświęconym innemu obiektowi tego typu, a mianowicie M27.

Za napisaniem niniejszego odcinka przeważyły jednak trzy inne rzeczy. Po pierwsze, prawie każdy obiekt katalogu Messiera jest na tyle ciekawy, że warto zwrócić na niego uwagę. Po drugie, tuż obok M57, w polu widzenia typowej lornetki, znajduje się bardzo ciekawa gwiazda zmienna o nazwie Beta Lyr (Sheliak). Jej obecność to okazja do przemycenia w takim odcinku odrobiny astrofizyki, a to bardzo solidny argument. Jest jeszcze trzeci czynnik. W konstelacji Lutni znajdziemy gromadę kulistą M56. Jest ona zbyt mało efektowna, aby poświęcić jej osobny odcinek, ale darzę ją sentymentem. Dlaczego? Przekonacie się pod koniec tego tekstu.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - R E K L A M A - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Obiekt: Messier 57
Inne nazwy: NGC 6720, Mgławica Pierścień
Gwiazdozbiór: Lutnia (Lyr)
Typ: Mgławica planetarna
Jasność obserwowana: 8.8 magnitudo
Rozmiar kątowy: 1.4×1.0 minut łuku
Najlepsza widoczność: lato
Zdjęcie: HST (NASA, ESA, and C. Robert O’Dell)


Zacznijmy od historii. Mgławica Pierścień została odkryta przez francuskiego astronoma Antoine’a Darquier de Pellepoixa w styczniu 1779 roku, który zauważył, że w jego teleskopie przypominała ona wyglądem tarczę Jowisza. W tym samym miesiącu, niezależnie, odkrył ją Charles Messier i dołączył do swojego katalogu pod numerem 57. William Herschel, który jest autorem określenia „mgławica planetarna”, także obserwował M57 i na samym początku wcale nie zaliczył jej do tej klasy ciał niebieskich. Opisywał on M57 jako rozmyty obiekt z dziurą w środku, który może być utworzony przez wiele słabych i niemożliwych do rozdzielenia przez jego teleskop gwiazd. W roku 1800 Friedrich von Hahn dojrzał gwiazdę centralną mgławicy M57.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Połączenie zdjęć M57 z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a i Large Binocular Telescope pokazujące szczegóły mgławicy. Źródło: NASA, ESA, C.R. Robert O’Dell (Vanderbilt University), G.J. Ferland (University of Kentucky), W.J. Henney and M. Peimbert (National Autonomous University of Mexico). Credit for Large Binocular Telescope data: David Thompson (University of Arizona)


M57 to obiekt letniego nieba. Góruje w okolicach północy podczas lipcowych nocy. Znajdziemy ją wtedy 70 stopni nad południowym horyzontem. Odnalezienie Mgławicy Pierścień jest bardzo proste. Najpierw należy zlokalizować Wegę – najjaśniejszą gwiazdę konstelacji Lutni i jedną z najjaśniejszych gwiazd naszego nieba. Obok Wegi znajdziemy cztery dobrze widoczne gołym okiem gwiazdy ułożone w kształt równoległoboku. Dwie dalsze od Wegi to Beta Lyr (Sheliak) i Gamma Lyr (Sulaphat). Pomiędzy nimi, mniej więcej w jednej trzeciej odległości od Beta Lyr, leży M57. Odległość kątowa pomiędzy Beta i Gamma Lyr to około 2 stopnie, dzięki czemu w polu widzenia typowej lornetki znajdą się obie te gwiazdy i M57.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Widok na południowy horyzont w połowie lipca, w okolicach północy. Konstelacja Lutni z jasną gwiazdą o nazwie Wega znajduje się 75 stopni nad horyzontem.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Konstelacja Lutni z zaznaczonym położeniem M57 i beta Lyr (Sheliak) oraz gromady kulistej M56


Jasność obserwowana mgławicy wynosi 8.8 mag, co powoduje, że nie powinniśmy mieć problemów z dojrzeniem jej nawet przez małe lornetki o obiektywach klasy 50 mm. Niestety rozmiar kątowy wynoszący tylko 1.0×1.5 minuty łuku powoduje, że w mniejszych instrumentach M57 będzie wyglądać jak lekko rozmyty punkcik. Do jej obserwacji najlepiej więc użyć dużych lornet klasy 25×100, a jeszcze lepiej spojrzeć na nią przez teleskop. Dopiero użycie powiększeń na poziomie 100 razy pozwoli wyraźnie dojrzeć ciemniejszy środek mgławicy. Obserwacje gwiazdy centralnej, której jasność wynosi 14.7 mag, są trudne i wymagają bardzo dobrych warunków oraz użycia teleskopów o zwierciadłach na poziomie ponad 30–35 cm. Dysponując tak dużym teleskopem możemy pokusić się o odnalezienie galaktyki IC 1296 o jasności 14.4 mag i rozmiarze 24 sekund łuku, która leży tylko 4 minuty kątowe od M57 i jest dobrze widoczna w prawym-górnym roku poniższego zdjęcia.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Zdjęcie M57 wykonane w podczerwieni Teleskopem Kosmicznym Spitzera. Źródło: NASA/JPL-Caltech/J. Hora


M57 znajduje się w odległości 2300 lat świetlnych od Ziemi. Jej fizyczny rozmiar to 1.3×1.9 roku świetlnego. Znając ten rozmiar i wiedząc, że obecnie mgławica rozszerza się w tempie około 20–30 km/s, możemy oszacować jej wiek na 6–8 tysięcy lat. Gwiazda centralna, a raczej jądro umierającej i tworzącej mgławicę gwiazdy, może być uznane za białego karła o temperaturze powierzchni sięgającej aż 125 tysięcy K i o masie 0.6 masy Słońca. W ciągu najbliższych kilku tysięcy lat mgławica rozwieje się i pozostanie po niej tylko niewielki, stygnący przez następne miliardy lat biały karzeł.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Zdjęcie M57 wykonane przez Teleskop Kosmiczny Hubble'a. Źródło: Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA)


Bardzo blisko M57 znajduje się drugi bohater naszego odcinka, do którego dostrzeżenia nie potrzebujemy nawet lornetki, bo jest doskonale widoczny gołym okiem. Mowa tutaj o gwieździe Beta Lyrae zwanej także Sheliak, która jest jednocześnie jedną z najjaśniejszych gwiazd zmiennych naszego nieba i pierwowzorem całej grupy obiektów podobnego typu.

Od razu nasuwają się dwa pytania. Po pierwsze, czy łatwo zobaczyć zmiany blasku tego obiektu? Po drugie, chcielibyśmy wiedzieć, co je powoduje. Na szczęście potrafimy na nie odpowiedzieć. Jasność Beta Lyr zmienia się w zakresie od 3.25 do 4.36 magnitudo, co oznacza że amplituda tych zmian sięga aż 1.11 mag. W maksimum swojego blasku gwiazda jest więc aż 2.78 razy jaśniejsza niż w jego minimum. Takie zmiany łatwo dojrzeć gołym okiem. Musimy jednak uzbroić się w cierpliwość bo okres tych zmian wynosi 12.91 dnia. To oznacza, że chcąc zobaczyć wyraźną zmianę jasności nie wystarczy poczekać kilkunastu czy kilkudziesięciu minut lecz raczej kilka-kilkanaście godzin. Jak dokładnie zmienia się blask Beta Lyr możemy zobaczyć na poniższym wykresie.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Krzywa zmian blasku układu zaćmieniowego beta Lyr


Wiemy już jak, wciąż nie wiemy dlaczego. Otóż nasza bohaterka to tak naprawę ciasny układ podwójny, w którym gwiazdy poruszają się po orbicie leżącej w płaszczyźnie obserwatora (czyli nas), a przez to przysłaniają się wzajemnie powodując zaćmienia.

Łatwo sobie wyobrazić jak powinna wyglądać krzywa zmian blasku takiego układu. Gdy dwie gwiazdy przemieszczają się obok siebie, blask całkowity nie zmienia się. Gdy jedna z nich zaczyna nachodzić na drugą, pojawia się zaćmienie. Gwiazdy mogą mieć różne rozmiary i temperatury, przez co zaćmienia mogą mieć różną głębokość.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę


Takie układy występują we Wszechświecie powszechnie i podobnych krzywych zmian blasku obserwujemy mnóstwo. Łatwo jednak zauważyć, że krzywa uzyskana dla Beta Lyr nie przypomina tego, co opisaliśmy przed chwilą. Okazuje się, że w przypadku tego układu jedna z gwiazd nie ma kształtu kuli lecz przypomina bardziej łzę zwróconą ostrym końcem w stronę swojego towarzysza. Taki układ nazywamy półrozdzielonym i w jego przypadku, ze względu na ciągłe zmiany obserwowanej powierzchni zdeformowanego składnika, nie ma przedziałów czasu, w których blask całego układu pozostaje stały.

Skoro przedstawiliśmy już układy rozdzielone i półrozdzielone, warto jeszcze dodać, że mamy do czynienia także z układami kontaktowymi, w których obie gwiazdy są zniekształcone i stykają się dzióbkami.

W literaturze często możemy znaleźć inne określenia. Układy rozdzielone nazywa się algolami (typ EA), układy półrodzielone systemami typu Beta Lyr (typ EB), a układy kontaktowe zmiennymi typu W UMa (typ EW). Każda z tych grup uzyskała swoją nazwę od pierwszej zaobserwowanej gwiazdy tego typu. Natura, jak to często ma w zwyczaju, zadrwiła trochę z naukowców. Algol, po dokładniejszym zbadaniu okazał się systemem, w którym jeden ze składników jest wyraźnie zdeformowany, więc obecnie słabo nadaje się na dobry przykład klasycznego układu rozdzielonego. Beta Lyr też daleka jest od przypadku wzorcowego. Dzisiaj wiemy, że składa się ona z dwóch zniekształconych gwiazd wyraźnie większych od Słońca. Na dodatek masywniejszy składnik jest otoczony dyskiem, przez który materia przepływa z jednej gwiazdy do drugiej. Sytuacja w tym układzie jest więc dużo bardziej skomplikowana niż w typowych gwiazdach, które zaliczamy do grupy nazywanej układami typu Beta Lyr.

Nie wnikając dalej w szczegóły, warto napisać jedną rzecz. Każdy z Was może spróbować przez kilka-kilkanaście dni, każdej pogodnej nocy, wyznaczać jasność Beta Lyr. Można to robić gołym okiem, można wykorzystać małą lornetkę. Jako obiektu porównawczego można użyć dwóch innych gwiazd tworzących równoległobok Lutni. Gwiazda najbliższa Wegi (Zeta Lyr) ma jasność 4.10 mag, a leżąca obok i wspominana już wcześniej Gamma Lyr (Sulaphat) ma jasność 3.24 mag. Łatwo zauważyć, że w maksimum swojego blasku Beta Lyr powinna świecić prawie tak samo jak Sulaphat, a w minimum być słabsza niż Zeta Lyr.

Latem 2016 roku zadałem sobie trud (choć chyba trafniej byłoby napisać, że miałem przyjemność) wykonać 41 ocen jasności Beta Lyr rozłożonych na ponad trzy miesiące. Wynik mojej pracy jest zaprezentowany na poniższym wykresie.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę


Czas przejść do trzeciego bohatera tego odcinka, czyli gromady kulistej M56, której piękne zdjęcie wykonane przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a możemy podziwiać poniżej.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Zdjęcie gromady kulistej M56 wykonane przez Teleskop Kosmiczny Hubble’a. Źródło: NASA & ESA, Gilles Chapdelaine


M56 została odkryta przez Charlesa Messiera 19 stycznia 1779 roku i opisana jako słaba mgławica bez gwiazd. Na poszczególne gwiazdy rozdzielił ją kilka lat później William Herschel.

Gromada M56 nie jest obiektem efektownym, gdy patrzymy na nią przez lornetkę. Ma ona jasność 8.3 mag i rozmiar niespełna 9 minut łuku. W lornetkach klasy 50–80 mm wygląda więc jak rozmyta gwiazda. Dopiero dysponując teleskopem klasy 20–30 cm lub większym jesteśmy w stanie zauważyć, że mamy do czynienia z gromadą kulistą.

Dlaczego więc o niej piszę? Otóż darzę ją sentymentem, bo przez kilka lat, wraz z grupą studentów i doktorantów prowadziłem jej regularne obserwacje wykorzystując ku temu 60-cm teleskop Cassegraina w Stacji Obserwacyjnej Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego w Ostrowiku. W sumie, w ciągu prawie 50 nocy obserwacyjnych, udało się uzyskać ponad pół tysiąca obrazów, które zostały przeanalizowane pod kątem poszukiwań nowych gwiazd zmiennych.

Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę
Zdjęcie gromady kulistej M56 wykonane 60-cm teleskopem Cassegraina w Ostrowiku wyposażonym w kamerę CCD o rozdzielczości 512×512 pikseli pokrywającą pole widzenia 6.5×6.5 minut łuku


Zarejestrowaliśmy krzywe zmian blasku siedmiu gwiazd zmiennych. Dwie z nich nie były wcześniej znane. Nawet w polskim, kiepskim klimacie, używając małego teleskopu (mówimy oczywiście o skali profesjonalnej) można więc prowadzić wartościowe obserwacje gromad kulistych i uzyskiwać ciekawe wyniki.

Dotarliśmy do końca naszego tekstu. Każdy z trzech omówionych tutaj obiektów raczej nie zasługiwałby na osobny artykuł z tego cyklu. Omówienie całej trójki pozwoliło jednak zapełnić miejsce garścią całkiem ciekawych informacji. Zachęcam więc do rzucenia okiem na konstelację Lutni i odnalezienia wspominanych tutaj obiektów.


Sponsorem cyklu „Niebo przez lornetkę” jest firma:
Niebo przez lornetkę - M57 i Beta Lyr - M57 i beta Lyr oraz M56 na dokładkę