M57 - Hringþokan í Hörpunni

Þokuna uppgötvaði Antoine Darquier de Pellepoix í janúar árið 1779, fimmtán árum eftir að fyrsta hringþokan, Messier 27 í Litlarefi, fannst. Darquier uppgötvði Hringþokuna nokkrum dögum áður en Charles Messier fann hana og skrásetti. Í skrá sinni ýsir Messier þokunni þannig:

(31. janúar, 1779) Ljósþyrping milli Gamma og Beta Lyrae, uppgötvuð við leit að Halastjörnunni 1779, sem hefur farið mjög nærri henni: svo virðist sem þessi ljósdepill, sem er hringlaga, hljóti að vera úr mjög smáum stjörnum: með sjónauka er ómögulegt að sundurgreina þær; það er aðeins grunur um að þær séu þarna. Hr. Messier tilkynnti um þennan ljósblett á korti af Halastjörnunni 1779. Hr. Darquier, í Toulouse, uppgötvaði hana þegar hann fylgdist með sömu halastjörnu, og segir: „Þoka milli gamma og beta Lyrae; hún er mjög dauf, en fullkomlega afmörkuð; hún er álíka stór og Júpíter og líkist reikistjörnu sem er að dofna“.

Samanburður Darquier við reikistjörnu kveikti áhuga William Herschel sem sá, sex árum síðar eða 1785, að fyrirbærið líktist reikistjörnunni Úranusi sem hann hafði uppgötvað stuttu áður og kynnti til sögunnar hugtakið „Planetary Nebulae“ sem þýðir reikistjörnuþoka, en kallast á íslensku hringþoka. Herschel sá hringlögunina sem þokan er fræg fyrir og sagði hana „eitt það forvitnilegasta sem sést á himninum; þoka sem hefur lögulegan dökkan blett í miðjuni.“ Herschel taldi sig hins vegar líka vera að horfa á hring af stjörnum.

Hringþokan

Þokan á uppruna sinn að rekja til stjörnu, svipaðri sólinni okkar, sem undir lok ævi sinnar þeytti miklu magni af gasi út í geiminn. Þegar vetnisforði stjörnunnar var uppurinn tók hún að breytast og brenna helíum og þyngri frumefnum á borð við kolefni í kjarna sínum. Við helíumbrunann tók stjarnan að þenjast út og breytast í rauða risastjörnu. Þegar allur orkuforði hennar var á þrotum byrjaði stjarnan að þeyta miklu magni af gasi frá sér út í geiminn. Gasskelina sjáum við í dag sem hringþoku sem enn þenst út og stækkar og í miðju hennar situr kjarni upprunalegu stjörnunnar eftir sem hvítur dvergur. Hvít dvergurinn er líklega um 120.000°C heitur og 0,6 sólmassar. Þótt hann sé 200 sinnum bjartari en sólin okkar er hann engu að síður frekar daufur smæðar sinnar vegna.

Með því að ljósmynda þokuna á nokkurra ára fresti er hægt að finna út útþensluhraða hennar og aldur. Útreikningar benda til þess að útþensluhraðinn sé 20 til 30 metrar á sekúndu og talið er að hún hafi myndast fyrir um 6000 til 8000 árum, en hún teygir sig nú um 1,3 ljósár út í geiminn. 

Massi þokunnar er 0,2 sólmassar og er efnið innan hennar því töluvert dreift. Innan skýsins hafa menn greint efni á borð við vetni, helíum, súrefni, nitur, neon, brennistein, argon, flúor og klór. 

Hiti gassins í þokunni ræður litadýrð hennar en innst er gasið heitast og yst kaldast. Í gegnum sjónauka virðist miðja þokunar svört þar sem hún geislar að mestu frá sér útfjólublái sem við greinum ekki með berum augum. Á ljósmyndum sést þar blár litur sem svarar til mjög heits helíums. Blágræni og græni liturinn aðeins utar er af völdum jónaðs súrefnis. Rauði liturinn kemur frá jónuðu vetni sem er kaldasta gasið enda lengst frá stjörnunni.

Þótt þokan líti út fyrir að vera hringlaga er hún í raun eins og stundaglas líkt og M27. Frá okkar sjónarhorni virðist sem við horfum ofan á stundaglasið en ekki á hliðina eins og M27. Þess vegna virðist M57 vera hringlaga.

Í gegnum sjónauka

Á næturhimninum er birtustig Hringþokunnar í Hörpunni +8,8. Hún er þar af leiðandi of dauf til að sjást með berum augum. Með góðum handsjónauka við góðar aðstæður er nokkuð auðvelt að greina hana en maður verður að vita nákvæmlega hvað maður á að sjá. Mjög auðvelt er að greina þokuna í gegnum litla stjörnusjónauka þótt hún sé vissulega tilkomumeiri í stærri stjörnusjónaukum. Í gegnum sjónauka virðist þokan daufur hringlaga blettur sem minnir einna helst á kleinuhring.

Stjarnan í miðju þokunnar er næstum 4000 sinnum daufari en daufustu stjörnur sem sjást með berum augum eða af birtustigi +15,3. Hún sést því ekki nema sjónaukinn hafi að minnsta kosti 300mm ljósop (12 tommur eða meira). Þá skiptir gott myrkurog góðar aðstæður líka öllu máli.

Fremur auðvelt er að finna M57 á næturhimninum þar sem hún er staðsett nokkurn veginn í miðjunni milli stjarnanna Súlafat og Shelíak í Hörpunni. Í sjónauka lítur hún út eins og gráleitur kleinuhringur. Mynd: Stjörnufræðivefurinn

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). Hringþokan í Hörpunni (M57). Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/alheimurinn/stjornuthokur/hringthokan-i-horpunni-m57 (sótt: DAGSETNING).