Введение
Планетарная туманность в созвездии Дракона.
Это хорошо изученный объект, наблюдения которого проводились в диапазонах от радиоволн до рентгеновского излучения.
Общая информация
NGC 6543 – объект глубокого неба, расположенный высоко в северном полушарии. Его суммарная звездная величина составляет 8,1 при высокой поверхностной яркости. Небольшая яркая внутренняя туманность имеет угловой размер в среднем 16,1 дуговой секунды, а внешние заметные конденсации – около 25 дуговых секунд. На глубоких изображениях проявляется расширенный гало около 300 дуговых секунд, или 5 угловых минут в поперечнике. Температура во внешнем гало выше, около 15000, но плотность значительно ниже. Скорость быстрого звездного ветра составляет около 1900 км/с, а спектроскопический анализ показывает, что текущая скорость потери массы в среднем составляет 3,2 солнечных массы в год, что эквивалентно двадцати триллионам тонн в секунду (20 Эг/с). Радиус центральной звезды Вольфа — Райе составляет 452 000 км. Туманность «Кошачий глаз», упоминаемая в некоторых источниках, находится на расстоянии около трех тысяч световых лет от Земли.
Замечания
Кошачий глаз была первой планетарной туманностью, которую 29 августа 1864 года Вильям Хаггинс исследовал с помощью спектроскопа. Наблюдения Хаггинса показали, что спектр туманности не является непрерывным и состоит из нескольких ярких эмиссионных линий, что стало первым указанием на то, что планетарные туманности состоят из разреженного ионизированного газа. Спектроскопические наблюдения на этих длинах волн используются для определения химического состава, а изображения на этих длинах волн позволили выявить сложную структуру туманности. Инфракрасное излучение также обнаруживает присутствие неионизированного материала, такого как молекулярный водород (H2) и аргон. Во многих планетарных туманностях молекулярное излучение наиболее интенсивно на больших расстояниях от звезды, где больше неионизированного материала, однако излучение молекулярного водорода в NGC 6543 кажется ярким на внутреннем крае его внешней оболочки. Это может быть вызвано ударными волнами, возбуждающими H2, когда выброшенные слои, движущиеся с разной скоростью, сталкиваются друг с другом. Общий вид туманности Кошачий глаз в инфракрасном диапазоне (длины волн 2–8 мкм) схож с её видом в видимом свете.
Оптические и ультрафиолетовые наблюдения
Изображение, полученное с космического телескопа Хаббл, выполнено в ложном цвете, чтобы выделить области высокой и низкой ионизации. Были сделаны три снимка с использованием фильтров, выделяющих свет, испускаемый одинарно ионизированным водородом на длине волны 656,3 нм, одинарно ионизированным азотом на длине волны 658,4 нм и дважды ионизированным кислородом на длине волны 500,7 нм. Эти снимки были объединены в красные, зеленые и синие каналы соответственно, хотя их фактические цвета – красный, красный и зеленый. На изображении видны два "колпака" менее ионизированного вещества на краю туманности.
Рентгеновские наблюдения
В 2001 году наблюдения в рентгеновском диапазоне, выполненные рентгеновской обсерваторией Чандра, выявили наличие чрезвычайно горячего газа внутри NGC 6543 с температурой 1,7. Предполагается, что этот очень горячий газ является результатом мощного взаимодействия быстрого звездного ветра с веществом, выброшенным ранее. Это взаимодействие сформировало полость во внутренней области туманности. Данные о жестком рентгеновском излучении остаются интересными и более десяти лет спустя: «Кошачий глаз» был включен в обзор Чандры 2012 года, охвативший 21 центральную звезду планетарных туманностей (CSPNe) в окрестностях Солнца, который показал: «Спектры рентгеновского излучения у всех, кроме одного из обнаруженных в CSPNe точечных источников, оказались более жесткими, чем ожидалось от горячих (~100000) фотосфер центральных звезд, что, возможно, свидетельствует о высокой частоте двойных звезд-компаньонов у CSPNe. Другими возможными объяснениями являются самовозбужденные ветры или аккреция вещества на CSPNe».
Расстояние
Расстояния до планетарных туманностей, таких как NGC 6543, как правило, очень неточны и плохо известны. Недавние наблюдения космического телескопа Хаббл за NGC 6543, выполненные с интервалом в несколько лет, определили её расстояние на основе скорости углового расширения, равной 3,457 миллисекунды дуги в год. При допущении скорости расширения по направлению к наблюдателю 16,4 км/с, это указывает на то, что расстояние до NGC 6543 составляет 1001 парсек (примерно 3268 световых лет). Другие источники расстояний, например, данные, представленные в SIMBAD в 2014 году на основе работы Stanghellini, L., et al. (2008), указывают на расстояние в 1623 парсека (5300 световых лет).
Возраст
Угловое расширение туманности также может быть использовано для оценки ее возраста. Если она расширяется с постоянной скоростью 10 миллисекунд дуги в год, то потребуется 1000 лет, чтобы достичь диаметра 20 угловых секунд. Это может являться верхней границей возраста, поскольку выброшенный материал будет замедляться при столкновении с веществом, выброшенным звездой на более ранних стадиях ее эволюции, и межзвездной средой. Глубокий спектроскопический анализ NGC 6543 может указать на то, что туманность содержит небольшое количество вещества, сильно обогащенного тяжелыми элементами; это обсуждается ниже. Структура яркой части туманности в основном обусловлена взаимодействием быстрого звездного ветра, испускаемого центральной PNN, с видимым материалом, выброшенным в процессе формирования туманности. Это взаимодействие вызывает излучение рентгеновских лучей, упомянутых выше. Звездный ветер, дующий со скоростью до 1900 км/с, "выдалбливает" внутренний пузырь туманности и, по-видимому, прорвал этот пузырь с обоих концов. Также предполагается, что центральная звезда спектрального класса WR:+O7 PNN, HD 164963 / BD +66 1066 / PPM 20679 туманности, может быть образована двойной звездой. За пределами яркой внутренней части туманности располагается серия концентрических колец, которые, как считается, были выброшены до формирования планетарной туманности, когда звезда находилась на асимптотической ветви гигантов диаграммы Герцпрунга-Рассела. Эти кольца расположены очень равномерно, что позволяет предположить, что механизм, ответственный за их формирование, выбрасывал их с очень регулярными интервалами и с примерно одинаковой скоростью. Общая масса колец составляет около 0,1 солнечной массы. Кроме того, от звезды простирается обширный, слабый гало, достигающий больших расстояний. Гало также предшествует формированию основной туманности. Масса гало оценивается в 0,26–0,92 солнечной массы.