Practice

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2019年9月23日 星期一

領結星雲以及沃夫-瑞葉星 -- NGC 40, NGC 6888, WR 134 Nebula

大家都認識夏夜天鵝十字架附近的弦月星雲 NGC 6888 ,另外冬夜大犬頭頂別號索爾頭盔的 NGC 2359 應該也不陌生 -- 至少都看過相片 ^^";與華麗複雜雲氣的天文相片不同,目視看到的 NGC 6888 外觀簡單,的確有如一把鐮刀或一抹新月;而帶著兩角突出的 NGC 2359 則有點像菱角,想像力豐富的話也能當成北海小英雄的戰盔;外觀與我們熟悉的大片星雲有些不同... 怎麼說呢? 看起來有點像 "殼",或像泡泡被撐大的薄皮,一層一層向 "外" 堆擠... 查過資料發現它們叫 "沃夫-瑞葉" (Wolf-Rayet) 星雲,正巧這陣子我在看的幾個目標就是這個分類。


"沃夫-瑞葉" (Wolf-Rayet) "星" 是以兩位法國天文學家: 夏爾·沃夫 (Charles Joseph Étienne Wolf) 與 若爾日·瑞葉 (Georges-Antoine-Pons Rayet) 名字命的,他們在巴黎天文台觀察量測恆星的光譜。書上說 1865 年他們開始在拍月蝕的光譜,隔年在拍一個新星 (nova) 時出現了寬波帶而且明亮的發射譜線? 這與一般恆星的吸收型譜線完全不同,大多數恆星的光譜所見都是因為化學元素吸收特定波長光線所形成的吸收帶,光譜中有發射線的恆星相當稀少,這也因此促使他們開始系統化的調查這神秘類型目標。1867 年他們在天鵝座範圍內找到了三顆同樣具有寬波帶而且明亮發射譜線的恆星,這三顆分別是: HD 191765 (WR 134)、HD 192103 (WR 135)、HD 192641 (WR 137)...... 這就是 "沃夫-瑞葉" 星的由來啦,時至今日科學家在銀河系內找到的 "沃夫-瑞葉" 星已經超過 200 顆了。

"沃夫-瑞葉" 星多屬 "Population I" -- 我是門外漢所以都亂講一通 -- 據我所知 Population I 的星星比較重、比較熱、也比較亮,金屬成分高、年輕,而且大多分佈在銀河旋臂上;而 Population II 的星星多位在球狀星團裏與銀河核心,通常比較年老,與 Population I 比起來較暗、溫度沒那麼高,當然金屬成分也低。由於 "沃夫-瑞葉" 星質量大,能量又高,因此演化得特別快,壽命當然也就短;當它還在赫羅圖主序帶中短暫穩定的階段,其強大的恆星風已不僅噴走本身的物質,也把周遭的星際物質一塊往外吹,過程中的速度差異造成的擠壓形成一片片外殼;在還沒走到超新星爆炸 (質量小一點的變成紅超巨星) 前短暫的 WR 階段,氫融合完換氦元素,氦元素反應形成噴發速度較為落後、也較為緩慢、位在內圈的泡泡,被包在之前早噴發的氫元素泡泡外殼內... 聽起來好像沒什麼,不就跟一般恆星演化或行星狀星雲差不多? 不不不...... 差多了,WR 星的恆星風高達每秒 3000 公里,每年噴掉的自身物質是太陽的 10 億倍以上,驚人吧? 所以沃夫跟若瑞葉兩位觀察到的寬波帶而且明亮發射譜線,就是此強烈恆星風衝擊並電離最外側星際物質的結果。


科學家根據 "沃夫-瑞葉" 星光譜特徵又往下分兩類,有強烈氦與氮的用 WN (WN2 ~ WN11) 表示;以氦、碳、氧為主的用 WC (WC4 ~ WC11)...... 也有查到的資料說到 WC "9" 或 WN "9" 而已,其實另外還有很少見的 WO 分類,型態比較接近 WC。圍繞 "沃夫-瑞葉" 星的雲氣會以各種特殊的外觀形態呈現,有完整的 "殼" 狀、也有殘破的 "殼", 看起來就會像 "弓" 形、還有團塊狀、也有絲縷狀... 而大部分被星雲圍繞的 "沃夫-瑞葉" 星都屬 WN 型,NGC 6888 與 NGC 2359 這兩個就是。


NGC 6888 (CFF 250; 30mm XW for 125X; Lumicon UHC)


這是在滿月時畫的,可見得 NGC 6888 有多麼不難...... 其實應該是因為我看過至少有幾十次了吧? ^^"

圖上雲氣最濃處的中心那顆星是 HD 192182,如果第一次看 NGC 6888,經驗值還累積不夠足以認出雲氣的話,可以注意這邊跟週圍附近的明暗對比,如果有 UHC 或 O-III 濾鏡的話那就太好了,趕快裝上目鏡或天頂鏡吧!! 注意看上方 (西南側) 星星比較多的附近也有雲氣,不過相較起來會淡很多。這個弧形雲帶 (C 形、倒 C 形,端看用什麼鏡子?或有沒有用天頂鏡?) 圈住的中央星 HD 192163 就是顆貨真價實的 "沃夫-瑞葉" 星,它的 WR 編號是 WR 136。



就在 NGC 6888 不遠處有三個可以框在一起的星團,之前曾畫過...





當時完全沒意會到, 1867 年夏爾·沃夫跟若爾日·瑞葉最初發現的三顆 "沃夫-瑞葉" 星中有兩顆就在這裡!上次畫的差了一點點,只抓到一顆,所以看完書後又再畫了一次:



WR 134, WR 135 (TSA-120; 20mm XW/MKV binoviewer for 45X)


標 V1769 Cyg 的就是 WR 134 (HD 191765);標 V1042 Cyg 的是 WR 135 (HD 192103);1971 年加拿大的天文學家 David Crampton 發現 WR 134 旁也有一道類似 NGC 6888 新月型的弧線雲氣,所以這片星雲也有人叫它 WR 134 星雲,目視看得到嗎?


WR 134 Nebula (CFF 250CC; 30mm XW for 125X; Lumicon O-III)


平地環境不佳,只看到一小道直條狀的雲氣,應該是受觀測條件影響限制,因為後來有天況較好的晚上拿 TEC 140 觀察,真的是隨便看都有,不過沒畫下來。至於 WR 135 附近怎麼看都是霧霧一片,像雲氣又像背景? 2008 年的研究發現 WR 135 是個大塊的 H I 區的泡泡觸發源頭,難怪天文相片看起來附近就是一整片紅通通的雲氣。



行星狀星雲也有不少中央星是 "沃夫-瑞葉" 星的,印象最深刻的就是別名 Campbell's Hydrogen Star 的 ARO 11,找 PK 編號的話是: PK 064+05.1; 找 PN 編號的話是: PN G064.7+0.50:




這顆是罕見... 其實是我唯一用 H-beta 濾鏡看的行星狀星雲。

這幾天看的是另一個 -- NGC 40:


NGC 40 (TSA-120; 4mm TOE + 2X Barlow for 450X)


這顆在仙王座範圍裏的行星狀星雲幾年前就看過,也有畫下來,不過當時就僅 "看到就好" 的程度,並沒有仔細觀察細節,尤其它的暱稱 "領結星雲" -- 是長得怎麼像 "領結" 啊? NGC 40 目視最引人注意的就是它明亮的中央星,11.5 等亮...... 相較一般行星狀星雲已經算是超亮了。我用 TSA-120 上到 450X 看認出兩瓣雲氣,但大致上看起來還是圓的,下面那瓣比較濃;不過這兩瓣雲氣看起來有時候朝 西北<-->東南,有時候看起來又像朝 東北<-->西南... 可能是平地暗黑程度的條件不佳吧?又沒空上山... 架大隻的不知道有沒有用?


NGC 40 (CFF 250CC, Leica ASPH Vario for 210X ~ 420X; Lumicon UHC)


有用、有用!尤其加上 UHC 濾鏡後雲氣細節更多,O-III 反而沒用... 後來翻過書才知道為什麼。不過此時至少可以肯定雲氣最濃之處在偏 東北東側,上圖方向沒標示準,雲瓣應該是 東北東 <--> 西南西向拉。國外目視狂人們真正的挑戰是辨識 西北 跟 東南 拉出去兩端點會出現的小小 "亮點",跟 NGC 7009 土星星雲相片裡看到分離的兩端亮點一樣 -- 雖然我從來沒看過啦。其實那兩端點才是雲氣最厚實之處,上圖畫的雲氣,也就是一般人看到的 "領結" 部分並不是。跟前面提到的 "沃夫-瑞葉" 星一樣,這顆分類為 WC8 的 "沃夫-瑞葉" 星已經走到演化末期,相較之下算是相當低激發態 (low-excitation) 的階段,也就是說它快無法激發圍繞在它週圍氣體的 "氧" 與 "氦" 原子了,這也就是為什麼用 O-III 濾鏡幾乎無效的原因。圖上沒有,但長曝光的天文相片有, 西北 跟 東南 拉出去兩端點會出現的小小 "亮點" 是早期噴發出去的部分,由於成分大多並非為人眼可視的譜線,因此盡管是 NGC 40 雲氣最厚實的部分卻也難得一見。好吧,又要說 "下次有機會上山一定要看個清楚" 了,不過這幾天若有機會,就算在屋頂,連同 NGC 7009 土星星雲都要仔細看看,到底有沒有可能看到那 小小的亮端點?


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