M1 - Krabbaþokan í Nautinu

Breski stjörnuáhugamaðurinn John Bevis (1695-1771) uppgötvaði þokuna árið 1731 þegar hann vann að gerð stjörnuatlasins Uronographia Britannica. Tuttugu og sjö árum síðar, eða 28. ágúst 1758, uppgötvaði Charles Messier þokuna en hann vissi ekki af uppgötvun Bevis. Uppgötvunina gerði hann þegar hann leitaði halastjörnu Halleys á fyrstu spáðu endurkomu hennar. Í fyrstu taldi Messier þokuna halastjörnu en komst fljótt að því að hún hreyfðist ekkert miðað við fastastjörnurnar. Uppgötvunin varð til þess að Messier hóf að skrásetja öll þokukennd fyrirbæri á næturhimninum sem mögulegt var að rugla saman við halastjörnur. Messier viðurkenndi síðan uppgötvun Bevis á þokunni eftir að Bevis hafði sent honum bréf þann 10. júní 1771.

Þokan varð fyrsta fyrirbærið sem rataði í skrá Messiers þann 12. september 1758. Í lýsingunni í skránni skrifar Messier:

(12. september, 1758) Þoka yfir suðurhorni Nautsins, hún inniheldur enga stjörnu; hún er ljósleit, ílöng og eins og kertalogi í laginu, uppgötvuð á meðan athugunum á halastjörnunni 1758 stóð. Sjá kort af þeirri halastjörnu, Mem. Acad.* ársins 1759, blaðsíðu 188; rannsökuð af Dr. Bevis í kringum 1731. Hennar er getið í enska Stjörnuatlasnum.

(* Mem. Acad. stendur fyrir „Mémoires de l'Academie“ þar sem fyrsta útgáfa af skrá Messiers birtist árið 1771 og náði yfir fyrstu 45 fyrirbærin.)

Uppruna nafnsins Krabbaþokan má rekja til teikningar sem írski stjörnufræðingurinn William Parsons, þriðji lávarðsins af Rosse (1800-1867), gerði af þokunni árið 1844 með 36-tommu spegilssjónauka í Birr Castle á Írlandi. Teikning Rosse-lávarðs líkist mest krabba þótt nokkurt ímyndunarafl þurfi til að sjá krabba úr þokunni sjálfri sé hún skoðuð í gegnum sjónauka.

Rosse-lávarður sá svo allt aðra mynd af þokunni þegar hann skoðaði hana í gegnum 72-spegilssjónauka árið 1848 en nafnið hélt engu að síður velli.

Sprengistjarnan 1054

Krabbaþokan varð til þegar risastór stjarna í ríflega 6.300 ljósára jarlægð hrundi saman undan eigin þunga og sprakk. Við sprenginguna þeyttust tættar leifar stjörnunnar út í geiminn sem við í dag sjáum sem fallega gasþoku.

Þessi sprengistjarna er ein fárra sem menn hafa orðið vitni að í Vetrarbrautinni okkar. Kínverskar heimildir herma að „gestastjarna“ hafi birst á himninum þann 4. júlí 1054 og orðið fjórum sinnum bjartari en Venus eða af birtustigi -6. Heimildirnar eru þær nákvæmustu sem varðveist hafa um sprengistjörnuna fram á okkar daga. Samkvæmt þeim var stjarnan gulleit og svo skær að lesbjart var á næturnar. Hún sást um hábjartan dag um 23 daga skeið og var sýnileg með berum augum á næturhimninum til 17. apríl 1056 eða í 653 daga.

Sprengistjarnan, mánasigð og lófafar.

Heimildir um stjörnuna er líka að finna á öðrum menningarsvæðum, til dæmis í Ameríku. Um þetta leyti bjó Anasazi-þjóðflokkurinn þar sem nú er Arizona og Nýja-Mexíkó í Bandaríkjunum. Anasazi-flokkurinn bjó yfir ríkulegri stjörnufræðihefð og svo virðist sem þeir hafi skráð birtingu stjörnunnar á nokkuð óhefðbundinn hátt. Undir sex metra hárri klettasyllu í Chaco-gilinu í Mesa í Arizona virðist sem einhver úr Anasazi-þjóðflokknum hafa teiknað mynd af stjörnunni, mánasigðinni og loks áritað listaverkið með lófafari sínu. Lófafarið bendir til þess að staðurinn hafi verið heilagur í augum fólksins.

Mánasigðin við hlið stjörnunnar vekur sérstaka eftirtekt. Útreikningar stjörnufræðinga sýna að árla dags 5. júlí 1054 var tungl minnkandi og mjög nálægt sprengistjörnunni á himninum (innan við þrjár gráður), séð frá vestanverðri Norður-Ameríku.

Þótt ótrúlegt megi virðast er lítið að finna um stjörnuna í evrópskum eða arabískum heimildir sem hafa varðveist frá þessum tíma.

Eðli Krabbaþokunnar

Samsett mynd af Krabbaþokunni sem gerð var með gögnum frá Hubble, Spitzer og Chandra geimsjónaukunum. Röntgenmyndir Chandra eru ljósbláar en innrauðar myndir Spitzer geimsjónaukans eru rauðar. Ljósmyndir Hubbles eru í sýnilegu ljósi og grænar og dökkbláar að lit. Mynd: NASA, ESA, CXC, JPL-Caltech, J. Hester og A. Loll (Arizonaháskóli), R. Gehrz (Minnesotaháskóli) og STScI

Fram á seinni hluta 19. aldar töldu margir að þokan væri þyrping stjarna. Þegar fyrstu litrófsmælingarnar voru gerðar komust menn að því að hún var úr gasi.

Árið 1892 var fyrsta myndin tekin af þokunni með 0,5 metra breiðum spegilssjónauka, en fyrstu alvöru rannsóknirnar á henni voru gerðar árin 1913-15 af Vesto Slipher, stjörnufræðingi við Lowell-athuganastöðina. Slipher tók þá litrófsmyndir af þokunni sem sýndu mismunandi Dopplervik. Hluti þokunnar sýndi rauðvik á meðan aðrir hlutar sýndu blávik. Sá hluti hennar sem sýndi rauðvik var að fjarlægast okkur á meðan sá hluti sem sýndi blávik var að nálgast okkur. Út frá þessu komust menn að því að þokan var að þenjast út í mismunandi áttir og hafði orðið til við mikla sprengingu.

Árið 1921 báru stjörnufræðingar við Lowell-stjörnustöðina saman myndir af þokunni sem teknar höfðu verið með nokkru millibili og sýndi þær greinilega hreyfingu og breytingar á gasskýinu. Sama ár bar annar stjörnufræðingur við stjörnustöðina á Wilson-fjalli saman myndir af þokunni sem teknar voru með 11,5 ára millibili. Út frá breytingum á útliti skýsins gátu stjörnufræðingar reiknað út að Krabbaþokan var að þenjast út með um 1.800 km hraða á sekúndu eða 0,2 bogasekúndur á ári. Þegar útþensluhraðinn var reiknaður aftur á bak sú menn að þenslan hlyti að hafa orðið til um 900 árum fyrr. Seinna sama ár sýndi annar stjörnufræðingur að þokan var á sama stað og sprengistjarnan 1054 hafði sést. Í dag er þekur þokan tæplega 10 ljósára breitt svæði og er enn að þenjast út.

Stjarnan sem skóp Krabbaþokuna var eitt sinn blár reginrisi, átta til tólf sinnum massameiri en sólin okkar og líklega um 15.000-20.000°C heit (þrisvar til fjórum sinnum heitari en sólin okkar). Hefði stjarnan sprungið í innan við 50 ljósára fjarlægð frá okkur hefði hún þurrkað út allt líf á jörðinni.

Tifstjarnan

Tifstjarnan í miðju Krabbaþokunnar á mynd frá Chandra röntgengeimsjónaukanum.

Þann 9. nóvember 1968 fundu stjörnufræðingar við Arecibo-stjörnustöðina í Púertó Ríkó tifstjörnu í hjarta Krabbaþokunnar. Þessi tifstjarna er nifteindastjarna, leifar kjarnans úr stjörnunni sem sprakk. Stjarnan er aðeins um 30 km í þvermál en tvisvar sinnum massameiri en sólin. Mikill massi í litlu rúmmáli þýðir að stjarnan er gífurlega þung. Ein teskeið af efni úr stjörnunni vegur tæplega einn milljarð tonna.

Tifstjarnan gengur er oftast kölluð PSR 0531+21. Stjarnan snýst geysilega hratt eða um 30 sinnum á sekúndu og sendir frá sér merki eða tif með 0,0331 sekúndna millibili (33,085 millísekúndur). Á hverri öld hægist á tifinu um 0,0012 sekúndur. Þú getur hlustað tif hennar hér (162 kb) en það var tekið upp með útvarpssjónauka í Jodrell Bank á Englandi.

Sýndarbirtustig tifstirnisins er +16 sem þýðir að reyndarbirta hennar er álíka mikil reyndarbirta sólarinnar okkar eða +4,5. Þokan sendir frá sér 100 sinnum meiri orku í formi röntgengeislunar en sýnilegs ljóss. Engu að síður er þokan mjög björt í sýnilegu ljósi en sýndarbirtustig hennar er +8,4 sem þýðir að reyndarbirtustig hennar er -3,2 svo þokan sjálf er 1000 sinnum bjartari en sólin okkar.

Á hverri sekúndu sendir stjarnan frá sér 100.000 sinnum meiri orku en sólin okkar. Hún snýst svo hratt að geysimikið segulsvið myndast við hana sem lýsir upp alla þokuna. Segulsviðið hefur svo aftur þau áhrif að það hægist á snúningnum.

Þegar stjörnur springa skila þær aftur út í geiminn öllum þeim efnum sem finnast í náttúrunni. Í gasskýi Krabbaþokunnar er að finna öll nauðsynleg hráefni sem þarf í nýjar sólir, nýjar reikistjörnur og nýjar lífverur. Leifar sprengistjarna eru því að mörgu leyti eins og fuglinn Fönix sem rís aftur úr eigin öskustó.

Leifarnar vel sýnilegar með stjörnusjónaukum

Við góðar aðstæður undir dimmum himni sést þokan auðveldlega í gegnum litla stjörnusjónauka. Vandamálið er hins vegar að finna þokun en það er tiltölulega einfalt með hjálp góðra stjörnukorta. Þokan er nokkuð dauf en skammt norðvestur af ζ (zeta) Tauri sem er stjarna af þriðja birtustigi. Gott er að miða sig út frá henni.

Kort sem sýnir staðsetningu M1 í Nautsmerkinu. Mynd: Stjörnufræðivefurinn

Þokan er rétt sýnileg með handsjónaukum stærri en 7x50 þegar aðstæður eru hinar ákjósanlegustu. Í stjörnusjónaukum birtist hún sem daufur gráleitur sporöskjulaga þokublettur, en með stærri áhugamannasjónaukum (20cm (8 tommur) og upp úr) er hægt að greina örfín smáatriði í þokunni.

Kort sem sýnir staðsetningu M1 frá Zeta Tauri. Auðvelt er að finna þokuna en hún er daufur, grár þokuhnoðri í sjónauka eins og myndin sýnir. Svona birtist þokan í gegnum 4,5" (114mm) stjörnusjónauka. Mynd: Stjörnufræðivefurinn

Krabbaþokan er aðeins 1,5 gráður frá sólbaugnum. Tunglið og reikistjörnurnar fara þar af leiðandi oft nálægt henni og fyrir kemur að tunglið gengur fyrir hana.

Það er forvitnilegt að hugsa til þess að stjarnan sem myndaði þessa fallegu þoku sprakk tæpum 6300 árum áður en menn urðu varir við hana árið 1054. Enn forvitnilegra er að hugsa til þess að leifarnar eru vel sýnilegar með litlum stjörnusjónaukum og að í hvert skipti sem þú horfir á hana ertu að horfa 6300 ár aftur í tímann.

Heimildir

1. Vefsíða SEDS um M1
2. Cosmos, eftir Carl Sagan
3. Á vefsíðu Chandra-geimsjónaukans er að finna skemmtilegar upplýsingar um og stórglæsilegar hreyfimyndir af Krabbaþokunni.

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). M1 - Krabbaþokan í Nautinu. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/m1-krabbathokan (sótt: DAGSETNING).