Планетарные туманности образуются, при выбросе умирающей красной гигантской звездой оболочки ионизированного газа, чтобы сформировать туманность. Сама звезда после этого становится белым карликом, плотным звездным остатком размером примерно с Землю.

Созвездие Лиры знаменито не только своей яркой «летней» звездой Вегой. Именно там расположена одна из самых известных туманностей – Кольцо (М57).

Она находится от нас примерно в 2300 световых годах, и относится к одним из самых юных объектов во Вселенной: ее возраст достигает всего 5-6 тысяч лет. А в телескопе туманность Кольцо определяется даже при диаметре объектива в 70 мм – она видна в виде круглого яркого пятна. А диаметр в 100 мм уже позволяет увидеть детали: два концентрических кольца, которые формируют «бублик».

Туманность Кольцо в Лире – во всех отношениях яркий пример звезды, которая заканчивает свой жизненный цикл. Умирающая звезда окружена облаком газа, неравномерно распределенном вокруг нее, что и придает этой газовой «вуали» кольцеобразную форму.

Планетарная туманность Кольцо – один из наиболее доступных объектов наблюдений для астрономов, и не только профессиональных. Ее поиск не представляет сложности. Туманность Кольцо находится между звездами созвездия Лиры (Беты и Гаммы) практически посередине виртуальной прямой линии, проведенной между этими двумя звездами. Даже новички, без проблем найдя туманность Кольцо на ночном небе, могут сделать фотографию этого объекта с экспозицией всего в 15–20 с.

Туманность Кольцо (другие обозначения – NGC 6720, Объект Мессье 57, M57) имеет достаточно необычную форму и сравнительно высокую яркость, благодаря которым прочно входит в список самых популярных объектов для наблюдений на ночном небе.

Конечно, в этой хорошо изученной планетарной туманности светящееся вещество произошло вовсе не из планет. Наоборот, газовые оболочки – это внешние слои, сброшенные умирающей солнцеподобной звездой.

Центральная звезда Туманности Кольцо выбросила свои внешние слои 6000-8000 лет назад. С тех пор они расширились на площади около 1,3 световых лет в радиусе.

Туманность расширяется со скоростью около 1 угловой секунды в столетие, что соответствует скорости от 20 до 30 км/с.

Туманность Кольцо M57 (NGC 6720) – планетарная туманность, расположенная в созвездии Лиры. Находится на расстоянии приблизительно 2300 световых лет (700 парсек) от Земли.

Ядро планетарной туманности имеет расчетную массу от 0,61 до 0,62 массы Солнца и температуру поверхности около 125000 градусов. Его свечение примерно в 200 раз ярче Солнца.

Туманность Кольцо была обнаружена случайно французским астрономом Антуаном Даркье де Пеллпуа в январе 1779 года. Он написал о своем открытии: «Эта Туманность, насколько мне известно, еще не была замечена ни одним астрономом. Ее можно увидеть только в очень хороший телескоп. Она не похожа на один из уже известных объектов».

Однако о том, кто был первооткрывателем Туманности Кольцо долго велись споры:
31 января 1779 года Туманность самостоятельно обнаружил Шарль Месье и внес ее в свой каталог под номером 57.
В 1780 годах ее наблюдал Уильям Гершель.
В 1880 году астроном Фридрих фон Хан заявил, что наблюдал центральную звезду этой туманности несколькими годами ранее, но потом потерял ее и не стал заявлять о своем открытии.
В 1886 году астроном из Венгрии Джено Готард первым запечатлел Туманность на фотографии. Ученый обнаружил ядро объекта 1 сентября на снимках, которые сделал в обсерватории Херенне.
В 1935 году Джей Си Дункан открыл нимб Туманности. Глубокие изображения показали, что M57 имеет расширенное гало.

В наши дни изучение Туманности Месье 57 ведется с помощью мощного телескопа Хаббл от НАСА. Переданные им данные позволили определить, что объект не имеет кольцеобразную форму. Другими словами, это не кольцо, а эллипс с размытыми краями. Она похожа на вытянутый по длине мяч для регби. Центр Месье 57 имеет голубой цвет, полон разнообразного материала и вытянут по направлению к Земле.

Форма М57 проявляется в разных цветах, и видимые на фото различные слои не одинаково ярки. Это происходит потому, что они состоят из различных слоев центральной звезды, или различных элементов при различных температурах.

Самый внешний слой, который на изображениях кажется красным, почти полностью состоит из водорода. Элементы, которые появляются в разных цветах, включают в себя ионизированный кислород, молекулярный азот, молекулярную серу и гелий.

Все внутренние части имеют сине-зеленый оттенок, который вызван линиями излучения дважды ионизированного кислорода при 495,7 и 500,7 нм.

Эти наблюдаемые так называемые «запрещенные линии» встречаются только в условиях очень низкой плотности, содержащей несколько атомов на кубический сантиметр.

Во внешней области кольца часть красноватого оттенка вызвана излучением водорода на длине волны 656,3 нм, образующим часть серии линий Балмера. Запрещенные линии ионизированного азота или [N II] способствуют красноватости при 654,8 и 658,3 нм.

Недавнее картирование трехмерной структуры Туманности, частично основанной на изображении с Хаббла, указывает на то, что туманность является относительно плотным кольцом, напоминающим пончик, обернутым вокруг облака светящегося газа. Интенсивный ультрафиолетовый свет от горячей центральной звезды ионизирует атомы газа.

Оболочка Туманности постоянно расширяется со скоростью 20-30 км/с. В течение последних двух тысяч лет центральная звезда Кольцевой туманности покинула асимптотическую гигантскую ветвь после исчерпания своего запаса водородного топлива.

Месье 57 больше не производит свою энергию посредством ядерного синтеза и, с эволюционной точки зрения, теперь становится компактной белой карликовой звездой.

Ученые предполагают, что примерно через несколько десятков тысяч лет, когда газ постепенно рассеется и остынет, туманность уже не будет видна.

Лучшее время года для наблюдения за туманностью Кольцо – летние месяцы. Мессье 57 лежит к югу от Веги, самой яркой звезды в Лире и одной из звезд, которые образуют Летний Треугольник. Если провести прямую между звездами Бета (β Шелиак) и Гамма (γ Сульфат) созвездия Лиры (Сульфат), туманность будет располагаться на 40% отрезка, ближе к Бета.

На сегодняшний день туманность Кольцо М57 является одним из наиболее популярных объектов наблюдения для любителей астрономии. Туманность довольно яркая и ее можно увидеть, находясь даже в городе.

По форме представляет собой овал, в центре которого находится звезда. Ее радиус составляет приблизительно 1/3 светового года. Астрономы подсчитали, что при ее постоянном расширении, с определенной скоростью, возраст туманности составляет восемь тысяч лет.

Возникновение планетарных туманностей происходит в результате гибели гигантской красной звезды, которая вытесняет свою оболочку ионизированного газа, а сама становится белым карликом – плотной звездой с размером близким к размеру Земли. Так, внешние слои звезды в центре M57 выбрасывались, примерно, с 6000 до 8000 лет назад, и с тех пор они расширялись в радиусе около 1,3 световых лет. Туманность расширяется со скоростью около 1 угловая секунда в век, что соответствует скорости от 20 до 30 км/с.

От земли до туманности Мессье 57 расстояние в две тысячи световых лет. Кольцо подсвечивается белым карликом, находящимся в ее центре. Температура поверхности звезды составляет сто тысяч градусов, а звездная величина карлика не позволяет ее увидеть любительским телескопом.

Стоит отметить, что этот белый карлик когда-то был красным гигантом. Он увеличился настолько, что не смог удерживать свои верхние слои, в результате чего растерял их. Они позже и стали туманностью. Благодаря ультрафиолетовому излучению карлика, газы, составляющие кольцо, ионизируются и получается такая красивая картина.

Недавнее картирование трехмерной структуры расширяющейся туманности, частично основанной на представленном ниже изображении с Хаббла, указывает на то, что туманность является относительно плотным кольцом, напоминающим пончик, обернутым вокруг облака светящегося газа. Интенсивный ультрафиолетовый свет от горячей центральной звезды ионизирует атомы газа.

Разные слои туманности также отличаются и по яркости. Это связано с тем, что они состоят из разных слоев центральной звезды или разных элементов при разных температурах. Так зеленый свет говорит о расположении в этой области дважды ионизированного кислорода. Красный же – об ионизированном водороде с азотом.

Облака другого цвета состоят из двукратно ионизированного кислорода, молекулярного азота, молекулярной серы и гелия.

Центральное ядро планетарной туманности (PNN) имеет оценочную массу от 0,61 до 0,62 масс Солнца и температуру поверхности около 125000 К. Такая звезда, примерно, в 200 раз светлее Солнца. Диаметр всей туманности равен 2,6 световых года.

Объект Мессье 57 лежит к югу от Веги, самой яркой звезды в Лире и одной из звезд, которые образуют Летний Треугольник. Если провести прямую между звездами Бета (β) Лиры (Шелиак) и Гамма (γ) Лиры (Сульфат), то туманность будет располагаться на 40% отрезка, ближе к Бета Лиры.

Интересно, что туманность можно увидеть даже с помощью мощного бинокля, при этом она будет напоминать небольшое пятно в форме эллипса с косматыми краями. С помощью телескопа, апертура которого будет не меньше 450 мм можно будет рассмотреть даже затемнение в ее центре, из-за чего она и будет напоминать пресловутое кольцо.

Лучшее время года для наблюдения за туманностью Кольцо — летние месяцы.

M57, или туманность Кольцо, особенно интересна астрономам не только потому, что она находится достаточно близко, чтобы её можно было наблюдать даже в любительские телескопы, но и потому, что с нашей точки зрения в Солнечной системе планетарная туманность наклонена так, что на неё можно смотреть «сверху». Это означает, что наблюдение туманности Кольцо с помощью космических телескопов даёт астрономам возможность увидеть, что происходит внутри планетарной туманности, и пролить свет на жизнь и смерть звёзд.

Когда у звёзд, сходных по размерам с Солнцем, заканчиваются запасы топлива для ядерного синтеза, они больше не могут противостоять гравитации, что приводит к прекращению баланса, поддерживавшей стабильность звезды в течение миллиардов лет.

При разрушении ядра внешние слои звезды, в которых ещё продолжается ядерный синтез, вырываются наружу. Вначале это приводит к разрастанию звезды до состояния красного гиганта – эту стадию Солнце пройдёт примерно через 5 млрд лет, когда оно раздуется до орбиты Марса, поглотив внутренние планеты, включая Землю.

Эта внешняя оболочка вещества в конце концов остывает и рассеивается, образуя различные формы, включая облака, расширяющиеся пузыри или кольцеобразные туманности, такие как M57. То, какую форму примет планетарная туманность, зависит от сложных физических процессов, происходящих в ней, которые учёные до сих пор не до конца понимают.

Это означает, что наблюдения за этой системой дают нам представление о том, как может выглядеть Солнечная система через миллиарды лет.

Астрономы также могут получить информацию о химических процессах, происходящих в планетарных туманностях, анализируя цвета, которые излучают их газ и пыль, когда звёзды в их центрах обдают их излучением.

Материал планетарных туманностей, подобных M57, обогащён тяжёлыми элементами, которые образовались в процессе жизни породившей их мёртвой звезды. Со временем большая часть этого вещества попадает в огромные межзвёздные облака газа и пыли. Когда плотные участки этих облаков конденсируются и разрушаются под действием собственной гравитации, в них рождаются новые звёзды, содержащие материал их предшественников. Таким образом, объекты, подобные туманности Кольцо, могут рассказывать о жизни и смерти звёзд.