Туманность Сатурн (NGC 7009)

Туманность Сатурн (NGC 7009) — небольшая, но яркая планетарная туманность, расположенная на расстоянии от 2000 до 4000 световых лет от Земли в созвездии Водолея. С видимой звездной величиной 8,0 это одна из самых ярких планетарных туманностей на небе. В каталоге объектов, видимых в любительские телескопы, она указана как Caldwell 55 (C55).

Видимый размер туманности Сатурн равен линейному радиусу от 0,2 до 0,4 световых года, в зависимости от точного расстояния до туманности. По некоторым последним оценкам, NGC 7009 находится на расстоянии 5200 световых лет от нас. 

Как и все планетарные туманности, NGC 7009 образовалась, когда звезда малой массы достигла конца своей жизни и выбросила свои внешние слои в космос. Эти внешние слои звезды образуют сложные формы и запутанные структуры, которые становятся видимыми при свете горячего звездного ядра. Выброшенная газовая оболочка освещается сильным ультрафиолетовым излучением остатков погибшей звезды. Излучение ионизированного кислорода придает туманности зеленоватое свечение.

Планетарные туманности являются заключительным этапом в жизни солнцеподобных звезд, которые недостаточно массивны, чтобы закончить свою жизнь как сверхновые. Когда у этих звезд заканчивается запас топлива, они превращаются в красных гигантов и теряют большую часть своей первоначальной массы из-за сильных звездных ветров. Внешняя оболочка туманности Сатурн состоит из материала, выброшенного центральной звездой в фазе красного гиганта ее жизненного цикла. Примерно через 5-6 миллиардов лет наше Солнце постигнет аналогичная судьба. Как и центральная звезда в NGC 7009, она закончит свою жизнь в виде тусклого белого карлика.

С астрономической точки зрения планетарные туманности являются недолговечными явлениями. Обычно они существуют всего несколько тысяч лет. Когда центральные звезды выпускают свои атмосферы в космос, внешние поверхности их открытых ядер достигают температуры более 30 000 К и начинают излучать достаточное количество ультрафиолетовых фотонов, чтобы ионизировать выбрасываемое вещество и вызывать его свечение.

Звезды-прародители со временем остывают настолько, что больше не могут ионизировать расширяющиеся облака газа и превращаются в белых карликов. Материал расширяющейся туманности со временем может быть переработан для формирования новых поколений звезд и планет.

Особенности туманности Сатурн

Яркая центральная звезда в центре туманности Сатурн имеет видимую звездную величину 11,5 и температуру поверхности 55 000 K. Ее абсолютная звездная величина равна + 1,5, что соответствует яркости, примерно в 20 раз превышающую светимость нашей звезды. Туманность движется к нам с радиальной скоростью 45 км/с.

Туманность имеет сложную структуру, состоящую из ряда подсистем, включая струйные течения, несколько оболочек, нити, узлы, ансамбли и гало. Ансы (“ручки” газа низкой плотности, выступающие с обеих сторон диска) расширяются нерадиально от звезды-прародителя вдоль длинной оси туманности. Они кажутся особенно яркими в NGC 7009, но также были замечены в других планетарных туманностях, включая туманность Кошачий глаз (NGC 6543) в созвездии Дракон, Призрак Юпитера (NGC 3242) в созвездии Гидра и NGC 2371-2 в созвездии Близнецы.

В 2016 году туманность Сатурн была изучена и ученые точно нанесли на карту туманность, чтобы лучше понять ее внутреннюю структуру. Астрономы впервые нанесли на карту исчезновение пыли внутри типичной планетарной туманности. Необычные случаи появления туманности NGC 7027 и туманности Бабочка (NGC 6302) были нанесены на карту в 1988 и 2005 годах соответственно.

Команда обнаружила волнообразную особенность в пыли, которая обычно равномерно распределена по всей туманности. Однако на краю внутренней оболочки туманности Сатурн явно отсутствует пыль. Это привело астрономов к предположению, что пыль разрушается в этой части туманности, либо в результате ударной волны, вызывающей сильный нагревательный эффект, который испаряет пыль. Астрономы надеются пролить некоторый свет на роль, которую пыль и газ играют в жизненных циклах звезд с малой массой, а также на способы формирования сложных структур этих туманностей.

В последующем исследовании ученые обнаружили, что карта пылевого вымирания туманности Сатурн имеет значительную структуру и что пылевые структуры примерно соответствуют морфологическим особенностям туманности. Исследователи изучили волновую особенность, но не выявили вероятных механизмов, которые могли бы ее вызвать, кроме вариаций потери массы у звезды AGB.

Факты

Туманность Сатурн была открыта британским астрономом Уильямом Гершелем немецкого происхождения 7 сентября 1782 года. Гершель использовал свой самодельный телескоп для наблюдения за этой областью неба. NGC 7009 была одним из первых объектов, которые он обнаружил.

Сам Гершель ввел термин «планетарная туманность», потому что в первые телескопы эти объекты казались похожими на планеты. Их маленькие сине-зеленые диски делали их похожими на планету Уран, которую он открыл в марте 1781 года.

Название туманности происходит от имени англо-ирландского астронома 19 века Уильяма Парсонса. В 1840-х годах лорд Росс назвал объект туманностью Сатурн, потому что он напоминал планету Сатурн, поскольку ее кольца располагались почти вплотную друг к другу. В то время телескопы были достаточно усовершенствованы, чтобы выявить форму туманности, подобную форме Сатурна.

Английский астроном адмирал Уильям Генри Смит сказал, что туманность была одним из девяти «Редких небесных объектов”, включенных в Дерптский каталог (Catalogus Novus Stellarum Duplicium) 1827 года. Другие объекты в этом каталоге были планетарные туманности NGC 6210 и Изумрудную туманность (NGC 6572), шаровые скопления Мессье 53  и Мессье 15, разрушенную эллиптическую галактику NGC 3077 в созвездии Большой Медведицы и карликовую галактику М32 в созвездии Андромеды.

Туманность Сатурн выглядит похожей на Мерцающую планетарную туманность (NGC 6826). Обе туманности имеют яркую центральную звезду, эллиптическую внутреннюю оболочку и облака, сопровождаемые струями вдоль длинных осей. Однако, туманность Сатурн имеет более вытянутую внутреннюю оболочку. Обе туманности перечислены в каталоге Колдуэлла.

Расположение на небе

Туманность Сатурн находится в созвездии Водолея. Она появляется в слабой области неба небесного Водоносца, недалеко от границы с Козерогом. Ее можно найти к юго-западу от воображаемой линии, соединяющей звезду Фомальгаут в созвездии Южной Рыбы и Альтаир в созвездии Орла, и к юго-востоку от линии, проведенной от Садалсууда в Водолее до Дабиха в Козероге.

Туманность расположена в западной части созвездия Водолея, примерно в градусе к западу от Ню Водолея (маг. 4.52) и в 2 градусах к северо-востоку от Мессье 73. Она изображена на воображаемой линии, протянутой от Денеб Альгеди — самой яркой звезды в Козероге, до Альбали (Эпсилон Водолея, маг. 3.77) в Водолее.

Туманность Сатурн можно увидеть в любительские телескопы, она выглядит как туманное зеленоватое или желтоватое пятно. Небольшие телескопы покажут объект, похожий на звезду, но более крупные инструменты покажут больше структуры туманности, включая две вытянутые доли, напоминающие кольца Сатурна. Туманность легко наблюдать в 8-дюймовые телескопы, и лучше всего она видна при большом увеличении. В 10-дюймовые телескопы Ансу в туманности можно разглядеть при исключительно хороших условиях обзора. 

Лучшее время года для наблюдения туманности Сатурн и других объектов глубокого космоса в Водолее — октябрь месяц, когда созвездие появляется выше на вечернем небе. При склонении -11 ° туманность находится достаточно близко к небесному экватору, чтобы быть видимой практически из любой точки Земли по крайней мере часть года.

История исследования
Открыватель	Уильям Гершель
Дата открытия	7 сентября 1782
Наблюдательные данные
Прямое восхождение	21ч 04м 10,8с
Склонение	−11° 21′ 47″
Расстояние	2000−4000 св. лет
Видимая звёздная величина (V)	8,0
Фотографическая звёздная величина (mph)	8,3
Видимые размеры	0,58′
Созвездие	Водолей