Heckathorn-Fessen-Gull 1 (PK 136+05) – kres życia unikatowej mgławicy planetarnej

[Herbert_West]

Zmagania między moją cierpliwością a pogodą wygrała pogoda, więc jestem zmuszony zaprezentować tą niepowtarzalną mgławicę w formie niedokończonej, której brakuje co najmniej kilkunastu godzin ekspozycji (a jest już 65 g). Wybaczcie więc ułomności zdjęcia wynikające z niedostatecznej ilości fotonów, ale tego stwora można fotografować wyłącznie podczas bezksiężycowych nocy pozbawionych choćby śladów cirrusów. Zdecydowałem pokazać więcej struktury kosztem estetyki zdjęcia, ponieważ jest to bardzo nietypowy obiekt. Nie liczcie na subtelne przejścia tonalne, bo dane są bardzo płytkie.

Focia

 

Ha

 

OIII

 

Lokalizacja obiektu

Okolice Duszy i Serca.

RA 03 03 49,9

DEC +64 54 46

 

Czas i miejsce:

Świętokrzyska wieś, Bortle 4, materiał zbierany od sierpnia do końca grudnia 2022.

 

Ekspozycja:

1. Ha- 525 x 300s = 43,75 g

2. OIII- 251 x 300s = 21 g

65 godzin i ciągle mało ¯\_(ツ)_/¯

3. RGB – po 15x120s na kanał.

 

Sprzęt:

Teleskop: SkyWatcher Maksutov-Newtonian MN190, 190/1000 mm

Kamera: ASI1600MMP,

Filtry: Baader Ha 7nm (kilkadziesiąt klatek) Antlia Ha 3nm (reszta), Antlia OIII 3nm,

Montaż: SkyWatcher EQ6PRO

Guider: SvBony 240mm, ASI120MM mini,

Akcesoria: ZWO EFW, ZWO EAF, ASIAir V1

 

Kilka słów o obróbce

Przede wszystkim chciałem pokazać strukturę fali uderzeniowej oraz wypełnioną turbulentnymi przepływami nieciągłość między nią a wewnętrzną częścią mgławicy. Pod tym względem nie wyszło rewelacyjnie.

Sygnał jest bardzo płytki. Zbieranie światła i wydobywanie danych z szumu przypominało wydobywanie skamieniałości pędzelkiem i igłą. Obiekt jest niezwykle ciemny, zwłaszcza Ha są ilości śladowe. OIII jest jaśniejsze (czy raczej mniej ciemne). Mam wrażenie, że odbijałem się od wielu granic - światłosiły teleskopu, jakości nieba, 12 bitów kamery i jej QE oraz oczywiście umiejętności obróbki.

Obiekt nietypowy również dlatego, że nie ma żadnych drobnych detali. To dobrze, ponieważ sygnał był niewiele wyższy od poziomu szumów i można było go wydobywać nie przejmując się zatarciem ostrych szczegółów. Ciekawym wyzwaniem było więc stopniowe okrajanie szumu za pomocą NX, Topaza, PS. Stretching również nie był łatwy.

Rzutem na taśmę udało mi się zrobić na koniec roku gwiazdy RGB… przez cirrusy i podczas wiatru. Dobra okazja do opanowania korekty gwiazd w BlurXterminatorze, choć kalibracja kolorów nie wyszła do końca i było wiele artefaktów do ręcznej korekty.

Odniesienie- zdjęcie HFG1 wykonane przez 4-metrowy teleskop Mayall w obserwatorium Kitt Peak.

 

Workflow:

A. Pixinsight:

Mgławica:

1. DynamicCrop,

2. DynamicBackgroundExtraction,

3. NoiseXterminator,

4. StarXterminator,

6. GeneralizedHyperbolicStretch i NoiseXterminator.

Gwiazdy:

1. DBE,

2. DynamicCrop,

3. BlurXterminator- korekta kształtu, wielkości, halo- gdyby nie to narzędzie to urobek by wylądował w koszu!

4. LRGBCombo

5. SPCC

6. GHS i dodatkowe wyciąganie małych gwiazd z maską za pomocą HistogramTransformation,

7. StarXterminator – obraz samych gwiazd.

 

B. Photoshop:

1. Gradient Map – czerwona na Ha, niebieska na OIII.

2. Praca nad kolorami, korekta artefaktów, Levels, CameraRAW, etc.

3. Gwiazdy RGB dodane przez Screen po uprzedniej ręcznej korekcie problemów.

4. Resize, png.

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

Opis obiektu (zróbcie kawę / otwórzcie piwko- jest o czym pisać)

// Podziękowania dla @Astrotuvoc @diver @ZByT (Astropolis) i za cenne uwagi i niezbędne poprawki do poniższego tekstu //

Kres życia, jak w tytule, ale jednocześnie najlepszy tysiąc lat na zrobienie tego zdjęcia. Mgławice planetarne istnieją krótko - średnio 10 000 lat. Ta jest już stara i będzie tylko gasnąć. Lecz teraz ma najciekawszą strukturę.

Jest to unikatowy obiekt. Nie zaobserwowano do tej pory żadnej mgławicy planetarnej o takiej strukturze, choć może kiedyś Mira A się taką stanie. Poniżej zdjęcie Mira A i jej warkocza w UV. Podobieństwa są oczywiste.

HFG1 jest bardzo ciemny więc został odkryty relatywnie niedawno, w 1982, przez Panów Heckathorna, Fessena i Gulla. Jego sąsiadem jest inna planetarka - Abell 6. HFG1 należy do mgławic planetarnych typu F, czyli jest bąblem, ale równo wypełnionym gazem, stąd „puszysty” wygląd centrum. Znajduje się zapewne ~490 parseków (1597 lat świetlnych) od naszej gwiazdy.

Jej źródłem jest interesujący układ podwójny – V664Cas. Jedna z gwiazd to podkarzeł typu O (sdO). Jest to bardzo mała gwiazda, ok 0,5 masy Słońca, składająca się głównie z Helu. Jest jednakże bardzo gorąca - ~83 000K. Obecnie czerpie swoją energię z syntezy helowej. Tego rodzaju karły różnią się znacząco od bardziej powszechnych, chłodniejszych białych karłów a ich pochodzenie nie jest do końca wyjaśnione. Poniżej schemat z Wikipedii.

Druga gwiazda jest większa, znajduje się w ciągu głównym - ma masę ~1.1 masy Słońca, promień ~1.3 Słońca i temperaturę ~5 500K, typ widmowy F5-K0 V i znajduje się nadal w ciągu głównym.

Gwiazdy znajdują się blisko siebie - orbita trwa ok. 14 godzin i dzieli je zapewne kilka milionów kilometrów. Są zatem naprawdę bardzo blisko siebie. Prawdopodobnie, gdy pierwsza gwiazda, obecnie sdO, była czerwonym olbrzymem, otoczyła drugą gwiazdę swoją atmosferą, spowalniając ją i skracając jej orbitę.

Tabela z podstawowymi właściwościami układu:

HFG1 jest interesującym obiektem dla naukowców badających ewolucję gwiazd, ponieważ pozwala lepiej poznać właściwości i historię podkarłów typu O, o których wiemy jeszcze niewiele. W tym wypadku jest to możliwe głównie dlatego, że HFG1 nie stoi w miejscu względem materii międzygwiezdnej, ale się porusza bardzo szybko - od 29 do 59 km/s.

 

Rozgrzewka zakończona, gratuluję dotarcia do tego punktu :-) Czas na twardsze dane niż Wikipedia. Moim głównym źródłem było to opracowanie:

Modelling the cometary structure of the planetary nebula HFG1 based on the evolution of its binary central star V664 Cas. A. Chiotellis, P. Boumis, N. Nanouris, J. Meaburn, G. Dimitriadis; Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 457, Issue 1, 21 March 2016.

Praca ta miała na celu wykonanie symulacji hydrodynamicznych, które mogłyby wyjaśnić osobliwą strukturę tego obiektu.

Jest ona dziwna dlatego, że mgławica ma mocno skompresowaną „głowę”, otoczoną oddzieloną od centralnej masy strukturą fali uderzeniowej, która okala prawie całe centrum oraz długi, również skompresowany ogon.

Skracając nieco wywód, jedyny działający model musiał przyjąć następujące, podstawowe założenia:

1. Stała gęstość (i ciśnienie) ośrodka międzygwiazdowego.

2. Wiatr gwiazdowy V664 Cas był zmienny w czasie – założenie kluczowe.

Efekty symulacji przypominają rzeczywistość (D to zakładana odległość HFG1 od Słońca):

Opisania wymaga struktura fali uderzeniowej, która jest bardzo dobrze widoczna, zwłaszcza w kierunku, w którym mgławica i V664 Cas się poruszają. Jej genezą jest prędkość obiektu - porusza się z prędkością przekraczającą prędkość dźwięku w otaczającym medium. W początkowym etapie emisji materiału, z którego utworzyła się „głowa”, masa wiatru jest o wiele większa od odpychanego przez nie gazu międzygwiazdowego, więc materiał wyrzucany przez gwiazdę rozprasza się swobodnie. Jednak prędkość wiatru jest większa niż prędkość dźwięku w otaczającym medium. Z czasem tworzy się więc fala uderzeniowa, która rozgrzewa i zagęszcza otaczający gaz międzygwiazdowy. Opór prowadzi to do spowolnienia bąbla gazu emitowanego przez gwiazdę i tworzenia się drugiej fali - szoku końcowego (termination shock), której prędkość jest mniejsza od prędkości dźwięku w medium i która porusza się do wewnątrz, kompresując wiatr gwiazdowy oraz tworząc drugą, wewnętrzną powłokę. Między tymi dwoma strukturami tworzy się widoczny na zdjęciu i symulacji dystans wypełniony turbulentnym gazem.

Podobne zjawiska mają miejsce w naszej okolicy (grafika z Wikipedii):

Wracając do dwóch podstawowych założeń symulacji, drugie ma daleko idące konsekwencje. Ponieważ mgławica się porusza, to oś jej ruchu jest jednocześnie osią czasu jej ewolucji. Symulacja musiała przyjąć konkretne wartości dotyczące gęstości, masy, prędkości i okresów emisji wiatru gwiazdowego przez V664 Cas aby uzyskać wynik zgodny z rzeczywistością. Tym samym naukowcy mogli odczytać z symulacji historię ewolucji gwiazdy.

Obecna gwiazda sdO była kiedyś gwiazdą znajdującą się w gałęzi asymptotycznej olbrzymów (AGB – Asymptotic Giant Branch) wykresu Hertzsprunga-Russella i miała masę ~3 Słońc. Podczas ewolucji, we wczesnej fazie AGB utworzył się ogon, widoczny głównie w paśmie Ha, gdy wiatr gwiazdowy miał niewielką masę i prędkość. Następnie gwiazda weszła w fazę emisji superwiatru- jego gęstość oraz prędkość bardzo wzrosły, co jest źródłem „głowy”. Tutaj nastąpił kres jej życia jako gwiazdy AGB.

Nie mam danych o składzie „ogona” w momencie jego emisji i nie chcę wyciągać wniosków z tego, że ogon składa się głównie z Ha i OIII tam obecnie prawie nie ma, ponieważ OIII bez aktywnego źródła jonizacji nie przetrwa za długo w tej formie.

Końcowa faza emisji superwiatru była krótka i gwałtowna, więc nie zaburzył on jeszcze struktury ogona. Patrzymy na tą mgławicę w wyjątkowym momencie w czasie!

Reasumując wnioski dotyczące jasnych gwiazd sdO- ta mgławica (i symulacja) łączą je z danym typem gwiazd AGB i umożliwiają prześledzenie ich ewolucji w czasie. HFG1 jest, w tym sensie, obiektem unikatowym, bo udowadnia pochodzenie tego konkretnego typu podkarłów.

EOT 😊

 

Materiały źródłowe dostępne przez PW, jak zwykle.

Z góry dziękuję za wszelkie uwagi i komentarze.

 

PS – wciąż mam nadzieję na dalszy ciąg z 2x większą ilością OIII… zobaczymy.

[jolo]

Gratuluję wytrwałości i efektu. I opisu też - pozwala spojrzeć inaczej na bohaterkę kadru. 

Może już czas pomyśleć o aktualizacji kamerki - nowsze CMOSy (IMX571 czy IMX533) dobijają już z czułością do 90% i w porównaniu z 1600 w tym samym czasie można zebrać 50% więcej fotonów. 

[Panasmaras]

Pierwsze zdjęcie zawiera tak naprawdę dwa zdjęcia. Jedno widzi się przed przeczytaniem opisu. Natomiast po jego lekturze, drugie zdjęcie pojawia się w dokładnie tym samym miejscu, ale mając nieco więcej w głowie, okazuje się, że jest znacznie piękniejsze i smakuje zupełnie inaczej.
Wspaniała praca!

[Herbert_West]

17 minut temu, jolo napisał:

Gratuluję wytrwałości i efektu. I opisu też - pozwala spojrzeć inaczej na bohaterkę kadru. 

Może już czas pomyśleć o aktualizacji kamerki - nowsze CMOSy (IMX571 czy IMX533) dobijają już z czułością do 90% i w porównaniu z 1600 w tym samym czasie można zebrać 50% więcej fotonów. 

Czytasz w moich myślach ;-)

Zwłaszcza, że na ten rok zaplanowałem sobie kolejną torturę podobną do HFG1 ;-)