Homunculus Nebulosan

Homunculus Nebulosan
Emissionsnebulosa
Reflektionsnebulosa
Observationsdata: J2000 epok
Rätt uppstigning	10 h 45 m 03,6 s
Deklination	−59° 41′ 04″
Distans	7 500 ly
Skenbar magnitud (V)	6,21 (-0,8–7,9) (inklusive den centrala stjärnan)
Skenbara mått (V)	18"
Konstellation	Carina
Fysiska egenskaper
Radie	0,29 ly
Anmärkningsvärda funktioner	Bipolär nebulosa
	Se även: Listor över nebulosor

Homunculusnebulosan är en bipolär emissions- och reflektionsnebulosa som omger det massiva stjärnsystemet Eta Carinae , cirka 7 500 ljusår ( 2 300 parsecs ) från jorden. Nebulosan är inbäddad i den mycket större Carina-nebulosan , en stor stjärnbildande H II-region . Från det latinska homunculus som betyder Little Man , består nebulosan av gas som kastades ut från Eta Carinae under det stora utbrottet, som inträffade ~7 500 år innan det observerades på jorden, från 1838 till 1845. Den innehåller också damm som absorberar mycket av ljus från det extremt lysande centrala stjärnsystemet och återutstrålar det som infrarött (IR). Det är det ljusaste objektet på himlen vid mitten av IR-våglängder.

Inom Homunculus finns en mindre Little Homunculus , och inom det ett skal av chockat material från stjärnvindar som har kallats Baby Homunculus .

Observationshistoria

År 1914 rapporterades Eta Carinae ha en svag kamrat och även vara icke-stjärnig. Observationer 1944 och 1945 visade en något långsträckt nebulositet runt 5 tum bred och 10 tum lång. Det uppmättes att expandera i en takt som överensstämde med att den hade sitt ursprung i en explosion i mitten av 1800-talet. Vid den tiden visade formen på nebulosan en central utbuktning med en enda stor klump mot nordväst och två mindre förlängningar i sydost, som beskrevs som en Homunculus . Andra observationer vid ungefär samma tid beskrev en starkt orange central region i en större svagare grön nebulositet. En tidning beskrev att det såg ut som ett "rött spadeskägg".

Form

En 3D-modell av Homunculusnebulosan.

Homunculus består av två lober, kallade nordväst (NW) och sydost (SE) baserat på deras orientering sett från jorden. Var och en är cirka 7 tum bred och 5 tum lång. Det finns också en trasig ekvatorialkjol av material som kan ses svagt i djupa bilder vid vissa våglängder. Loberna är för det mesta ihåliga med materialet starkt koncentrerat mot polerna.

Ekvatorialkjolen verkar innehålla material av samma ålder och yngre än loberna. Den innehåller en mycket mindre massa material än loberna och lyser huvudsakligen av reflekterat ljus som lättast försvinner på ekvatoriska breddgrader. Det finns mindre damm och lite molekylärt väte jämfört med loberna.

Den bipolära nebulosan är vinklad så att NW-loben är längre bort från jorden än SE-loben. Hela nebulosan expanderar så att SE-loben är blåskiftad och NW-loben är rödförskjuten i förhållande till den centrala källan. Loberna innehåller majoriteten av materialet i Homunculusnebulosan, i relativt tunna skal koncentrerade mot polerna. Skalen består av två komponenter, en inre varm region och en mer massiv yttre sval hud. Skalen är släta och tunna vilket tyder på att de kastades ut på så lite som fem år, men det finns strimmor av tjockare damm som kan upptäckas i skalen.

Detaljerad titt på Eta Carinae . Carina Nebula (vänster), Homunculus Nebula (mitten) och högupplöst bild av Eta Carinae (höger).

Varje lob har ett polärt "hål" även om det inte är känt om det är en faktisk lucka i skalet på loben eller bara en djup fördjupning. Runt varje polarhål finns en "dike". Skytterna är synliga som ungefärliga halvcirklar centrerade på lobernas axel men kan bilda kompletta cirklar. Det finns andra mindre oregelbundna fördjupningar och utsprång till loberna, som är symmetriska med samma egenskaper som visas på varje lob. Dessa inkluderar tillplattade utsprång på cirka 10° latitud, en på varje lob (märkt "Utsprång" i den illustrerade modellen ), med andra mindre utsprång nära ekvatorialkjolen.

Nebulosans massa kan inte bestämmas direkt. Däremot kan mängden damm mätas ganska exakt och uppskattningar av förhållandet gas till damm används för att beräkna den totala massan. Den totala stoftmassan beräknas till 0,4 M _☉ , vilket leder till uppskattningar att upp till 40 M _☉ gas finns i själva Homunculus. Nästan lika mycket material upptäcks inom yttre ejecta, som bildats tidigare, men inom de senaste tusen åren. Äldre beräkningar hade gett konsensusskattningar på 10-15 M _☉

Weigelt Blobs

Tidig fläckinterferometri visade att den centrala regionen av Homunculus innehåller fyra punktliknande källor, ursprungligen betecknade A1, A2, A3 och A4. De fyra fläckiga objekten hänvisades senare till som A, B, C och D. Studier med högre upplösning visade att endast den ljusaste källan A verkligen var stjärnbild, och de andra tre var små nebulosformade kondensationer. De tre Weigelt-klumparna är främst synliga i ljus som reflekteras direkt från Eta Carinae-stjärnorna. Blobbarna tros ligga nära stjärnsystemets ekvatorialplan, men deras ursprung är oklart. Deras hastighet har uppmätts, men inom osäkerheter kunde de ha släppts ut vid 1890 års utbrott eller en händelse 1941. Situationen kompliceras ytterligare av den sannolika accelerationen av deras långsamma rörelse på grund av de intensiva stjärnvindarna.

Spektrum

Ultraviolett bild av Homunculus Nebula tagen av Hubble

Spektrumet för Homunculus är komplext och består av reflekterade, termiska och emissionskomponenter vid våglängder över det elektromagnetiska spektrumet. Den dominerande egenskapen är svartkroppsstrålning från damm som värms upp av stjärnorna inuti. Överlagrat på detta är lite ljus från stjärnorna själva som reflekteras mestadels från täta särdrag inom nebulositeten, som visar starka visuella och UV-spektrala linjer i emissionen. Det finns också emissionslinjer från joniserad gas där den kolliderar med långsammare rörligt material eller exciteras av högenergi elektromagnetisk strålning från stjärnorna. Joniseringsutsläppet liknar en planetarisk nebulosa men vid lägre joniseringsnivåer på grund av de lägre temperaturen hos centralstjärnorna. De starkaste linjerna är [Fe ii ] och [N ii ], liknande de från stjärnornas stjärnvindar, men med smalare profiler.

Stötvågor vid utmatningens ytterkant värms upp till miljontals kelvin och avger röntgenstrålning. Lober av Homunculus sänder ut rikliga radiovågor, inklusive emission i 21 cm-linjen av väte.

Det reflekterade spektrumet av Homunculus-loberna varierar med position, på grund av att den centrala stjärnan sänder ut olika strålning på olika breddgrader på sin yta. Detta är den enda stjärnan för vilken en sådan effekt kan observeras.

Bildning

Homunculus kastades ut i ett enormt utbrott från Eta Carinae. Ljus från denna händelse nådde jorden 1841, när Eta Carinae kort blev den näst ljusaste stjärnan på himlen, efter Sirius ; den utstötta gasen och dammet har sedan dess skymt mycket av dess ljus. Den nära supernovaexplosionen producerade två polarlober och en stor men tunn ekvatorialskiva , som alla rörde sig utåt i upp till 670 km/s (1 500 000 mph).

Homunculusnebulosan är en praktiskt taget unik struktur som tros vara resultatet av den extremt unga åldern. Detta betyder att formen och strukturen nästan helt beror på det ursprungliga utbrottet snarare än samspelet med omgivande interstellärt material. Förslag om att midjan mellan de två loberna bildades genom att "nypa" från ett tätt omgivande material har motbevisats, och de bipolära skalen tros nu vara orsakade av koncentrerade polära utflöden av material, med ekvatorialkjolen bildad av utbrytning av snabbare utstötning material genom de tunnaste delarna av skalen. Utstötningen av material, företrädesvis längs stjärnornas rotationsaxel, eller den binära omloppsbanan, kan bero på rotationen av Eta Carinae A i sig, vilket resulterar i starkare massförlust mot polerna.

Tunnheten hos de bipolära skalen talar för att de kastas ut inom cirka fem år. Oregelbundenheter i den annars mycket släta strukturen hos skalen antas bero på interaktioner mellan vindarna hos de två centrala stjärnorna och från deras omloppsrörelse.

Analys av nebulosans expansion har gett en tidpunkt för dess bildande vid 1847,1 ± 0,8 år . Detta datum är oförenligt med topparna i ljusstyrka och med uppskattningar av sekundärstjärnans periastronpassage .

Distans

Homunculus Nebulosan runt Eta Carinae (HST UV och visuell bild)

Homunculus och Eta Carinae antas vara på ungefär samma avstånd som Trumpler 16 och Carinanebulosan, men avstånden till dessa objekt är inte kända med någon större noggrannhet. Istället kan avståndet för själva Homunculusnebulosan beräknas med hjälp av mätningar av dess expansion. Hastigheten för särskilda platser inom det tunna skalet av Homunculus-loberna kan mätas med hjälp av dopplerförskjutningen av spektrallinjerna vid den punkten, förutsatt att loberna är symmetriska. Det finns två olika dopplerskift synliga i spektrumet: en för direkta emissionslinjer; och en för reflekterade linjer från Eta Carinae A. Den direkta linjedopplerförskjutningen ger skalets expansionshastighet på siktlinjen. Om man antar ett ursprung i Eta Carinaes stora utbrott och en konstant expansionshastighet, ger detta skalets linjära avstånd från den centrala stjärnan som projiceras längs siktlinjen. Skillnaden mellan den reflekterade linjens dopplerskifthastighet och den direkta linjens hastighet ger skalets avstånd från den centrala stjärnan, återigen förutsatt expansion med konstant hastighet sedan det stora utbrottet.

Observationer av spektrumet av Homunculus på ett visst vinkelavstånd från den centrala stjärnan har visat det faktiska linjära avståndet för den punkten från den centrala stjärnan, som definierar avståndet. Värden som erhålls med denna metod är cirka 2,3 kpc med en felmarginal på cirka 100 st .

Samma beräkningar returnerar också lutningen av Homunculus axel i förhållande till siktlinjen. Detta visar sig vara 41°, eller 49° i förhållande till himlens plan, vilket betyder att det är något mer "slut på" än "sida på".

externa länkar

3D Homunculus Nebula Astronomi Dagens bild 2014 17 juli
Expanding Homunculus Nebula Astronomy Bild av dagen (animerad GIF)
Lilla homunculus och fjärilsnebulosa