سديم عين القط

(تم التحويل من Cat's Eye Nebula)
سديم عين القط
Cat's Eye Nebula
An object resembling a red eye, with a blue pupil, red-blue iris and a green brow. Another green "brow" is placed under the eye, symmetrically versus the pupil
صورة مركبة باستخدام صور بصرية من تلسكوب الفضاء هبل وبيانات أشعة إكس من مرصد الأشعة السينية تشاندرا.
Observation data
(Epoch J2000)
Right ascension17h 58m 33.423s[1]
Declination+66° 37′ 59.52″[1]
Distance3.3±0.9 kly (1.0±0.3 kpc)[2]
Apparent magnitude (V)9.8B[1]
Apparent dimensions (V)البؤرة: 20″[2]
Constellationالتنين
Physical characteristics
Radiusالبؤرة: 0.2 س.ض.[note 1]
Absolute magnitude (V)−0.2+0.8
−0.6
B[note 2]
Notable featurescomplex structure
Other designationsز.ع.ج. 6543,[1] Snail Nebula,[1] Sunflower Nebula,[1] (includes IC 4677),[1] Caldwell 6
See also: Planetary nebula, Lists of nebulae

الإحداثيات: خريطة السماء 17س 58ق 33.423ث, +66° 37′ 59.52″

سديم عين القط Cat's Eye Nebula أو ز.ع.ج. 6543 NGC 6543، هو سديم كوكبي براق نسبياً في شمال كوكبة التنين، اكتشفه وليام هرشل في 15 فبراير 1786. كان أول سديم كوكبي يتحقق من مطيافيته الفلكي الهاوي الإنگليزي وليام هوگينز، مما يدل على أن السدم الكوكبية كانت غازية بطبيعتها وليست نجمية. بنيوياً، للجرم صور فائقة الدقة التقطها مرصد الفضاء هبل تكشف عن العقد، المنافث، الفقاعات والأقواس المعقدة، المضاءة بواسطة نوية السديم الكوكبي الساخنة المركزية.[3] وقد تم دراسة الجرم بشكل مدقق، حيث تم رصده بداية من الراديو وصولاً إلى الأطوال الموجية لأشعة إكس.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

معلومات عامة

صورة ضوئية للهالة المحيطة بالسديم.

سديم عين القط هو جرم سماوي عميق ذو ميل شمالي ويقع بالقرب من الموضع الظاهر من القطب الحلقي الشمالي.

يبلغ سطوعه 1.8 قدر ظاهري وهو لذلك لا يمكن رؤياه بالعين المجردة. ونظرا لكون ميله يبلغ 66° 38’ فيمكن مشاهدته من نصف الكرة الأرضية الشمالي، والتي فيها معظم المراصد الكبيرة. يوجد سديم عين القط تقريباً بالقرب من القطب الشمالي السماوي في وسط كوكبة التنين. وبينما يبلغ اتساع جزئه الداخلي اللامع نحو 20 ثانية قوسية، يحيط بالسديم هالة كبيرة يبلغ اتساعها 4و6 دقيقة قوسية، قد طردها النجم القديم عندما كان قد وصل إلى مرحلة عملاق أحمر خلال عمره.

تبلغ كثافة الجزء الرئيسي منه نحو 5000 جسيمات في السنتيمتر المكعب وتصل درجة حرارته نحو 8000 كلڤن. أما الهالة الخارجية فتبلغ درجة حرارتها نحو 15.000 كلڤن ولكن كثافتها أقل بكثير.[4],[5]

النجم الذي يتوسط السديم من الفئة الطيفية O وتبلغ درجة حرارته نحو 80.000 كلڤن، ويبلغ ضياؤه نحو 10.000 مرة أشد من ضياء الشمس. ولكن قطره أصغر (65.0 مرة) من قطر الشمس.

وبين التحليل الطيفي أنه يفقد مادة عن طريق ريحه النجمية السريعة. فهو يفقد نحو 3,2×10−7 كتلة شمسية كل عام - 20 ترليون طن في الثانية. وتبلغ سرعة الريح النجمية الصادرة منه 1900 كيلومتر في الثانية. وتبين الحسابات أن كتلة النجم لا تختلف كثيرا عن كتلة الشمس، وأن كتلته كانت سابقا نحو 5 أضعاف كتلة الشمس قبل أن يطرد طبقاته الخارجية.[6]


الرصد

الرصد بالأشعة تحت الحمراء

تبين ارصاد NGC 6543 في نطاق الأشعة تحت الحمراء أن الغبار البين نجمي منخفض في درجة الحرارة. ويبدو أنه قد تكون خلال المراحل الأخيرة من عمر النجم الأصلي، والذي كان يقدر أكبر بنحو 5 مرات من كتلة شمسية.[7] يمتص هذا الغبار الضوء الصادر من النجم المركزي ويحوله إلى أشعة تحت الحمراء. وقد تمكن العلماء استنتاج أن درجة حرارة الغبار تصل إلى 70 كلڤن فقط.

وتدل قياسات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة منه على وجود مادة غير متأينة مثل جزيئات الهيدروجين [H2]. في العادة يكون اصدار الضوء من جزيئات حول السدم الكوكبية أكثر ما يمكن عند أطراف السديم، أما في سديم عين القط فيبدو أن أشد إصدار أشعة تحت الحمراء من جزيئات الهيدروجين صادر من الجزء الداخلي للهالة الخارجية. وربما كانت هناك تصادمات لموجات تصادمية مختلفة السرعات وتحتوي على جزيئات الهيدروجين H2، بحيث ينشأ عن تصادمها أشعة تحت الحمراء[8]

الرصد بالضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية

رصدت الأشعة الآتية من سديم عين القط في نطاقي الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، واستخدمت تلك الصور الملتقطة في أطوال موجات هكرومغناطيسية مختلفة لتوضيح وتفسير التشكيل المعقد لمحتوى السديم. بالإضافة لذلك يستطيع التحليل الطيفي تعيين التركيب الكيميائي فيه.

لا تبين صورة تلسكوب هابل الفضائي ألوان السديم الحقيقية. فقد شكلت الصورة بألوان اختيارية من أجل توضيح مناطق توزيع تأين عالي أو منخفض. فالصورة مكونة من ثلاثة صور متطابقة: واحدة تبين الهيدروجين المتأين وله طول موجة 656 نانومتر (أحمر)، وصورة للنتروجين المتأين وله طول موجة 658 نانومتر (أحمر)، والصورة الثالثة للأكسجين المتأين ذو طول موجة 7و500 نانومتر (أخضر). ونظرا لكون ألوان تلك الموجات الضوئية هي أحمر لكل من الهيدروجين والنتروجين، وأخضر للأكسجين، فقد اختيرت لهم - بغرض التوضيح - ثلاثة قنوات لونية وهي أحمر وأخضر وأزرق للتفرقة أيضا بين الهيدروجين والنتروجين.[9] ويمكن رؤية منطقتين عند أركان الصورة فيها مادة قليلة التأين.

الرصد بأشعة إكس

صورة للسديم بأشعة إكس.

رُصدت أشعة إكس الصادرة من سديم عين القط بواسطة مرصد شاندرا الفضائي للأشعة السينية في عام 2001 وتبين وجود غاز شديد الحرارة فيه. تصل درجة الحرارة في المنطقة داخلية للسديم إلى نحو 1.700.000 كلڤن.[10]. والصورة الموجودة في أول المقال هي مشكلة من صورة ضوئية من تلسكوب هابل الفضائي وصورة بأشعة إكس التقطها تلسكوب شاندرا للأشعة السينية. ويبدو أن الغاز شديد الحرارة ينتج بسبب تصادم بين ريح نجمية شديدة تصادمها مع الغاز المطرود سابقا من النجم. وربما كانت تلك الريح النجمية هي السبب في كون الفقاعة الداخلية للسديم تعتبر خالية من المادة.

بواسطة الرصد بتلسكوب شاندرا أمكن تعيين مصدر الأشعة السينية فيه وهي تنطبق على مكان النجم المركزي. وتبين قياساته أن طاقة اشعة إكس التي يصدرها النجم إنما هي طيف يبلغ كطاقته بين 5و0 إلى 0و1 كيلو إلكترون ڤولت. للنجم غلاف ضوئي تصل درجة حرارته نحو 100.000 كلڤن وهذا أمر غريب. فإن نجما عاديا - مثل الشمس مثلا - لا يُصدر في العادة أشعة إكس قوية ولا "فوتوسفير" ساخن إلى هذا الحد، بحيث تحير العلماء عن كيفية صدور هذه الأشعة الشديدة من نجم هذا السديم. وقد تكون هذه الأشعة ناشئة من قرص تقلصي ساخن حوله في نظام نجم مزدوج [11] (النظام المزدوج يتكون في العادة من نجم متنفخ مرتبطا بنجم شديد الجاذبية بحيث يلتقط من النجم المنتفخ أجزاء من غلافة الخارجي فتنجذب إليه بسرعة متزايدة وتدو حوله في قرص من الغاز والغبار. يولد ذلك مجالا مغناطيسيا شديدا (مثل الدينامو) فتنطلق أجزاء من الغاز المتأين التي تدور في القرص حول النجم شديد الجاذبية من جهة قطبه أو قطبيه في شكل نفاثة. تتولد أشعة إكس في هذه النفاثة تحت تأثير مجالات مغناطيسية شديدة تعمل على تسريع إلكترونات وبروتونات إلى سرعات عالية جدا وعند تصادمها تنتج الأشعة السينية.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

حركة السديم

عين القط هو سديم معقد وآليات تكوينه لا تزال تحت البحث.

صورة بتلسكوب لا بالما بجزر الكناري تبين المحيط البعيد للسديم، الأكسجين (أزرق)، والنتروجين (أحمر).

ويبدو أن التفاعل بين رياحه النجمية والمادة المطرودة منه هي السبب الرئيسي في وجود المناطق شديدة اللمعان فيه . فهي تنتج أشعة إكس. وقد أدت الرياح النجمية إلى إخلاء المنطقة الداخلية منه من المادة مما أدى إلى تكون "الفقاعتين " عند منطقتيه القطبيتين .[12]

ويعتقد العلماء في وجود مؤشرات لأن يكون النجم المركزي ليس نجما منفردا وإنما نظام ل نجم ثنائي. فمن الممكن أن يكون قرص تجاذبي قد تكون حول أحدهما عن طريق تبادل للمادة بين النجمين. وهذا يمكن أن ينتج النفاثتين القطبيتين، التي تؤثر على ما طرد من مادة من قبل. وعن طريق الحركة البدارية لمحور النجم يتغير بذلك أيضا اتجاه النفاثتين.

ويمكن التحقق من وجود 11 حلقة مركزية خارج المنطقة الداخلية اللامعة [13]، وقد طردوا قبل تكوّن السديم الكوكبي. فقد كان النجم آنذاك في مرحلة سديم فائق متفرعا في تطوره طبقا لتصنيف هرتزشبرونگ-راسل. ويشير التوزيع المنتظم للحلقات الكرية إلى وجود آلية في تكوينها، فيبدو أن مادة الحلقات كانت تـُطرد إلى الخارج في فترات متعاقبة منظمة، وطردت بسرعات قريبة من بعضها البعض.

خارج السديم وعلى مسافة بعيدة عن النجم توجد هالة ضعيفة الإضاءة حوله. هذه الهالة قد تكونت قبل أن يتكون السديم الرئيسي.


الأبعاد

أبعاد السدم الكوكبية مثل سديم عين القط عادة ما تكون غير دقيقة وغير معروفة جيداً.[14] استغرقت بعض عمليات رصد تلسكوب الفضاء هبل لسديم عين القط سنوات بعيداً عن تحديد البعد عن معدل التوسع الزاوي البالغ 3.457 مليار قوس/ث سنوياً. برسم خط مفترض لتسارع اتساع الضوء بطول 16.4 كم.ث−1، يعني هذا أن بعد سديم عين القدم عن الأرض يساوي 1001±269 پار ثانية (3×1019 م أو 3300 سنة ضوئية).[15] مراجع عديدة أخرى للأبعاد، مثل ما ورد في سيمباد عام 2014، حيث اقترح ستانگليني، ل. وزملائه (2008) بأن بعد سديم عين القط يصل إلى 1623 پار ثانية (5300 سنة ضوئية).

العمر

يمكن تعيين عمر السديم من رصد تغير حجمه مع الزمن. فإذا افترضنا أن السديم كان دائماً يتمدد بنفس معدله الذي نراه الآن حيث يتمدد بسرعة 1/100 ثانية قوسية في السنة، ووصل اتساع قطره 20 ثانية قوسية، فيكون عمره نحو 1000 سنة (منذ بدء انفجاره واتساعه). ولكن هذا التقدير يعتبر حداً أقصى حيث أن سرعة تمدده تقل مع الزمن. ويحدث هذا الانخفاض في سرعته مع مرور الوقت إلى اصطدام المادة المطرودة من السديم بالوسط بين النجمي، وربما أيضاً لاصتدام المادة المطرودة منه بمواد مطرودة منه في أوقات سابقة.[15]

التكوين

Blue-green diffuse disk with complex circular structure in its center. The disk is crossed by s-shaped brown curve.
Image of NGC 6543 processed to reveal the concentric rings surrounding the inner core. Also visible are the linear structures, possibly caused by precessing jets from a binary central star system.

يتكون معظم سديم عين القط من الهيدروجين والهيليوم وقليل جدا من العناصر المعدنية (معدنيته منخفضة).[5]

وتبلغ نسبة الهيليوم إلى الهيدروجين فيه 0,12 ، ونسبة كل من الكربون والنتروجين 3×10−4 والأكسجين [16] إلى الهيدروجين 7×10−4.

تلك البيانات تنطبق على السدم الكوكبية بصفة عامة. وتبلغ فيها نسبة الكربون والنتروجين والأكسجين أكبر من نسبتهم في الشمس، حيث يُزيد اندماج الهيليوم الجاري في قلب النجم نسبة تلك العناصر، قبل أن يطردها النجم في هيئة سحابة تحيط بالسديم الكوكبي.[17]

عن طريق التحليل الطيفي لضوء سديم عين القط أمكن التعرف على مناطق صغيرة فيه غنية بالعناصر الثقيلية.[5]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الوضع الحالي للبحث العلمي

على الرغم أن سديم عين القط قد حاز على قسط كبير من بحث العلماء إلا أنه لا تزال هناك عند اسئلة تنتظر الإجابة عليها. فيتبين من الحلقات المتتالية التي تحيط بالجزء الداخلي للسديم أنها نشأت وطردت منه عبر عدة مئات من السنين. ومن الصعب تفسير تلك المرحلة. فإن انتفاضاته الحرارية التي بدأت مع السديم الكوكبي فهي تحتاج إلى فترات تقدر بعدة آلاف من السنين بينما نبضاته الصغيرة تحدث كل عدة مئات من السنين. فإننا لازلنا لا نعرف آلية العمليات التي أدت إلى تكون الحلقات المتتالية حوله.[18]

يتكون طيف سديم كوكبي من خطوط طيف انبعاث. وهي تنشأ إما عن اصتدام أيونات ببعضها البعض أو عودة ارتباط الإلكترونات بالأيونات. وتكون الخطوط الناشئة عن التصادم أشد من تلك التي تنشأ عن عودة ارتباط الإلكترونات بالأيونات. لذلك فقد استخدمت من قبل بغرض تعيين التركيب الكيميائي للسديم.

وتشير الدراسات الأخيرة إلى أن خطوط الطيف الناشئة عن عودة ارتباط الأيونات بالإلكترونات في سديم عين القط أشد نحو ثلاثة مرات من الخطوط الناشئة عن تصادم الأيونات. ويختلف العلماء في تفسير هذا الاختلاف بين شدتي الطيفين. وتختلف التفسيرات حاليا بين مناطق تتكون من عناصر ثقيلة تحدث فيها التصادمات، إلى افتراض تغيرات كبيرة تحدث في درجة الحرارة.[16] ولا يزال الباحثون مستمرون في الرصد والمشاهدة وتحليل البيانات بغرض تفسير تلك الظواهر.

الهوامش

  1. ^ Distance × sin(diameter_angle / 2 ) = 0.2 س.ض. نصف القطر
  2. ^ 9.8B apparent magnitude – 5×{log(1.0 ± 0.3 kpc distance) − 1} = −0.2+0.8
    −0.6
    B absolute magnitude

المصادر

  1. ^ أ ب ت ث ج ح خ خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماة simbad
  2. ^ أ ب (Reed et al. 1999)
  3. ^ Shaw, R. A. (1985). "The evolution of Planetary Nebula Nuclei (PNN)". Ph.D. Thesis, Illinois Univ., Urbana-Champaign. Bibcode:1985PhDT........13S.
  4. ^ (Wesson & Liu 2004, pp. 1026, 1028)
  5. ^ أ ب ت (Wesson & Liu 2004, p. 1029)
  6. ^ (Bianchi, Cerrato & Grewing 1986)
  7. ^ (Klaas et al. 2006, p. 523)
  8. ^ (Hora et al. 2004, p. 299)
  9. ^ (Wesson & Liu 2004, pp. 1027–1031)
  10. ^ (Chu et al. 2001)
  11. ^ (Guerrero et al. 2001)
  12. ^ (Balick & Preston 1987, pp. 958, 961–963)
  13. ^ NASA Astronomy Picture of the Day: ()
  14. ^ (Reed et al. 1999, p. 2430)
  15. ^ أ ب (Reed et al. 1999, pp. 2433–2438)
  16. ^ أ ب (Wesson & Liu 2004, pp. 1026–1027, 1040–1041)
  17. ^ (Hyung et al. 2000)
  18. ^ (Balick, Wilson & Hajian 2001, pp. 359–360)

المراجع

وصلات خارجية