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阅读 4703 次 历史版本 1个 创建者:和sky做邻居 (2011/7/18 11:19:24)  最新编辑:和sky做邻居 (2012/2/15 15:15:24)
M57
英文:M57
同义词条:NGC 6720,NGC6720,环状星云,戒指星云
M57
        M57
 
  M57是梅西耶天体之一,在NGC天体中编号为NGC 6720,又称为天琴座环状星云。它是一个位于天琴座的行星状星云赤道坐标赤经18h53.6m,赤纬+33°02′,距离为2,300光年,视星等8.8,视大小1.4×1.0角分。M57在1779年由Antonie Darquier de Pellepoix发现,中心15等的白矮星在1800年由德国天文学家Friedrich von Hahn(1742-1805)发现,1784年被梅西耶编入梅西耶星表。
 
 

星云概况

星云的外形

  著名的环状星云M57经常被认为是行星状星云的原型,最近的研究已经证明,它极有可能真的是围绕在中心恒星周围,辐射着亮光的物质环,而不是一个球(或者椭球)壳,这刚好与约翰·赫歇尔John Herschel)早期的假设相同。如果从其赤道平面上进行观测,那它看起来就会更像哑铃星云M27或者小哑铃星云M76,而现在我们是从它的极轴方向观测它,所以是现在这个样子。

  这与Kenneth Glyn Jones书中所表达的想法完全相反。天文学家们对M57进行了深度暴光观测,比如George Jacoby在基特峰国立天文台拍摄的深度暴光照片,对此进行的研究甚至暗示,星云的整体形状与其说是环状,还不如说更像是一根轴线沿着视线方向分布的管子,即我们正在俯视一根由恒星核燃烧生命晚期抛射出来的气体所组成的管子。最后,这些观测还发现了证据,证明这些赤道环或赤道管朝着两极方向有瓣状延伸,就像在M76的深度暴光照片中看到的那样,不过应该与NGC 6302这样的行星状星云更为相似,详细情况请参见Sun Kwok(2000)所写的综述。

  星云1.4角分的视直径对应的真实直径为0.9光年(5.5万亿英里或者8.8万亿公里,即60,000天文单位),物质晕的直径延伸达2.4光年。深度暴光观测还显示出一个延伸超过3.5角分的物质晕(Hynes的数据为216角秒,引自Moreno & Lopez, 1987),这些是恒星早期星风的遗留物。这个物质晕是1935年由J.C.Duncan发现的(Duncan, 1935)。

环中物质

  彩色照片(由palomar山200英寸的hale望远镜拍摄)表明,随着距离中心恒星(温度高达100,000到120,000 k)越来越远,环中物质的电离度也越来越低。最内侧的区域只发出紫外辐射,因而看起来是黑色的;而在可见星云环的内侧,电离氧和电离氮发出的绿色禁忌辐射是主要的颜色;在环的外侧,只有发出红光的元素能够被激发。

中心恒星

  中心恒星是在1800年由德国天文学家Friedrich Von Hahn(1742-1805)利用焦距20英尺的折射望远镜发现的。这是一颗行星大小的白矮星,亮度约为15等。其前身是一颗类似太阳的恒星,很可能一度比太阳质量还大,在演化到长周期变星阶段末期时,它外侧的包层被星风吹走。目前它的温度超过100,000K,不过很快就会开始冷却,它会以白矮星的形式继续发光达几十亿年,最终会演变成寒冷的黑矮星

星云的距离

  与大多数行星状星云一样,环状星云M57的距离也非常不确定。不过就这个星云来说,人们可以利用它每世纪将近1角秒的膨胀速率和它径向速度之前的关系来估测距离。不过这些结果都建立在对星云形态错误的假设之上,他们都假设星云是球形的。因此,直到最近为止,人们只能基于不同的理论假设和模型,给出粗略的估计。下列的距离值就是不同的估算结果:4,100光年(K.M.Cudworth 1974;Mallas/Kreimer),1,410光年(Kenneth Glyn Jones),2,000到2,500光年(Vehrenberg),2,000光年(sky catalogue 2000.0),“大于2,000光年”(Murdin/Allen的《宇宙目录(catalogue of the universe)》),5,000光年(Chartand/Wimmer的《天空指南(skyguide)》),3,000光年(Wiyn),以及1,000到2,000光年(Sun Kwok, 2000)。更准确的距离值仍待确定(比如利用哈勃太空望远镜测量其视差),不过最近美国海军天文台USNO)利用增强CCD技术测量了M57中心恒星的三角视差,结果为2,300光年(Harris Et.Al. 1997,也可参见Stsci/Nasa, Jan 1999)。
M57彩图
               M57彩图

星云的年龄

  根据环状星云每世纪1角秒的膨胀速度,基于膨胀速度恒定的假设,可以粗略估计出星云的年龄。它的视大小为60×80角秒,这表明它已经膨胀了大约6,000到8,000年。

星云的亮度

  与大部分行星状星云一样,环状星云的视星等比照像星等明亮得多,前者为8.8等,而后者仅有9.7等;这是大部分光线都集中在少数几条特定谱线之中的必然结果。按照2,300光年的距离,它的视绝对星等相当于-0.3(照像绝对星等为+0.5),即固有亮度约为太阳的50到100倍。甚至连14.7等、只有行星大小的中心恒星绝对星等也达到+5到6等,几乎不比太阳暗多少。

星云的质量

  星云物质的质量被估计太阳的0.2倍,密度约为每立方厘米10,000个离子。它的化学成份如下:每含一个氟原子(Fl),环状星云中就包含了425万个氢原子(H),337,500个氦原子(He),2,500个氧原子(O),1,250个氮原子(N),375个氖原子(Ne),225个硫原子(S),30个氩原子(Ar)和9个氯原子(Cl)。它正以每秒20到30公里的速度膨胀,以每秒21公里的速度接近我们。

M57的观测史


  M57是被发现的第二个行星状星云,比最早发现的行星状星云M27晚了15年。Antoine Darquier De Pellepoix (darquier)最先发现了环状星云,并且将它形容为“暗淡的星云,但是轮廓非常清晰;与木星一样大小,看起来像颗变暗的行星。”仅仅几天之后,梅西耶就发现了它,并且将它记录在案。可能是Darquier将星云与行星的比较影响了威廉·赫歇尔(William Herschel),他发现这类天体与他最新发现的行星——天王星非常相似,因此给这类天体取名为“行星状星云”。赫歇尔形容M57为“穿孔的星云,或者恒星环;”这是第一次对环状形态的描述。奇怪的是,“行星状星云”这一名称的发明者并且没有将这个最典型的代表算入此类天体之中,而是将它形容为“天堂的异物”,当作是一个特殊的天体。赫歇尔还辨认出一些重叠在环上的恒星,并且正确地认为“这些恒星全都不属于这个行星状星云。”

M57的观测法

 
M57在星图中的位置
M57在星图中的位置
  M57介于天琴座β和γ星之间,位于β到γ星连线的三分之一处,非常容易寻找。用双筒望远镜就能看到一个恒星状天体,不过由于它非常小,因此很难辨认出来。使用较小的望远镜,在大约100倍的放大率下,环状开始显现出来,可以看见中心部分较暗;一颗12等恒星位于行星状星云东侧,距离中心约1′。如果能够看出颜色,环状星云看起来会有点偏绿,这并不出乎意料,因为它的大部分光线都集中在少数绿色的谱线之中。即使在小望远镜中,也可以看出它略呈椭圆形,主轴的方位角约为60度。随着望远镜口径的增加,在良好的观测条件下,可以看到越来越多的细节,不过即使在最大的仪器中,中心恒星也只有在最佳观测条件下,或者借助滤镜的帮助,才出显现出来。在大口径的望远镜中,在极佳的条件下,可以在星云背景中看见几颗非常暗淡的前景星或者背景星。

M57周围的星体

  在M57周围的恒星中,天琴座β(渐台二)是一颗著名的食双星,两颗子星的光谱型分别为b7和a8,亮度在3.4和4.4等之间变化,变光周期为12.91天。

  天琴座γ(渐台三,英文名sulaphat在阿拉伯文中是“乌龟”的意思)是一颗3.2等的巨星,光谱型为B9 III型,它有一颗12等的伴星,角距13.8″,方位角为300度。

  大小为0.4′、亮度为14.4等的星系IC 1296位于M57西北4′的位置,可以用大型望远镜找到。
 

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