ویژگی‌های سحابی چشم گربه (NGC 6543)

سحابی چشم گربه (NGC 6543)

ویژگی‌های سحابی چشم گربه (NGC 6543) چیست: چشم گربه یک سحابی‌ سیاره‌نما در شمال صورت فلکی اژدها است. در کاتالوگ عمومی جدید آن‌را NGC 6543 نامیده‌اند. چشم گربه یا NGC 6543 از حیث ساختار، از پیچیده‌ترین سحابی‌هایی است که بشر تاکنون کشف کرده است. طبق برآوردها حدود ۱۰۰۰ سال پیش، ستاره‌ای داغ و درخشان، بخشی از لایه خارجی خود را به فضای اطراف پاشید و نتیجتاً سحابی چشم گربه را پدید آورد. سحابی چشم گربه ۳۳۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. ضمنا از نخستین سحابی‌های سیاره‌نمای کشف شده توسط بشر است. در ادامه با جزییات بیشتری به ساختار و ویژگی‌های سحابی چشم گربه (NGC 6543) اشاره می‌شود.

نکته: «سحابی چشم گربه» و «کهکشان چشم گربه» دو جرم آسمانی متفاوت هستند و نباید با هم اشتباه گرفته شوند.

توضیح تصویر ابتدای مقاله: سحابی چشم گربه ۳۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. ستاره مرکزی سحابی از نظر جرم شبیه خورشید است. لذا با مطالعه این سحابی می‌توان متوجه شد که خورشید نیز در مراحل آتی تکامل خود طی میلیاردها سال آینده چگونه تغییر خواهدکرد. احتمالا ستاره مرکزی سحابی در فواصل زمانی معین، مواد لایه‌ خارجی خود را بیرون پاشیده و به‌تدریج پوسته‌های کروی هم‌مرکزی از جنس غبار در اطراف سحابی پدید آورده است. اما ساختار داخلی سحابی پیچیده‌تر است و هنوز نحوه شکل‌گیری آن مشخص نیست. با مطالعه چشم گربه شاید بتوان به سرانجام خورشید و نحوه تکامل و تبدیل آن به یک سحابی سیاره‌نما طی حدود ۵ میلیارد سال آینده پی برد. عکس، توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده است.

تصویر ۱. عکس سحابی سیاره‌نمای چشم گربه (NGC 6543): ستاره مرکزی این سحابی مرحله‌ای از تکامل را می‌گذراند که خورشید احتمالا چند میلیارد سال بعد خواهدگذراند.

مطلب مرتبط: سحابی چیست و چگونه تشکیل می‌شود

موقعیت مکانی: سحابی چشم گربه کجاست؟

چشم گربه از عرض جغرافیایی شمالی به‌آسانی مشاهده می‌شود زیرا تقریبا درست در جهت قطب شمالی دایره‌البروج است. این سحابی، قرصی به‌رنگ سبزآبی دارد که توده منحنی قهوه‌ای‌رنگی از روی آن عبور کرده است. منطقه داخلی سحابی ساختار پیچیده‌ای دارد. اندازه ظاهری هسته این سحابی ۲۰ ثانیه است و سطح درخشانی دارد.

سحابی NGC 6543 توسط ویلیام هرشل در ۱۵ فوریه ۱۷۸۶ کشف شد. وقتی هرشل با تلسکوپ کوچک خود این سحابی را رصد کرد، شبیه سیاره فراخورشیدی بود. عنوان «سحابی سیاره‌نما» نیز از همین‌جا پدید آمد. در ۲۹ اوت ۱۸۶۴ ویلیام هاگینس طیف «چشم گربه» را مطالعه کرد و نشان داد که این سحابی سیاره‌نما گازهای داغی دارد اما فاقد ستاره است. چشم گربه اولین سحابی سیاره‌نما بود که با طیف‌سنج یا اسپکتروسکوپ مطالعه می‌شد. بعدها سحابی چشم گربه با طیف کامل الکترومغناطیسی از فروسرخ گرفته تا پرتو ایکس نیز رصد شد.

ساختار پیچیده سحابی چشم گربه (NGC 6543)

از بارزترین ویژگی‌های سحابی چشم گربه (NGC 6543) ساختار پیچیده‌ آن است. این سحابی عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است و اندکی عناصر سنگین‌تر نیز دارد. با دقت در تصاویر واضحی که تلسکوپ فضایی هابل در سال ۱۹۹۴ از این سحابی گرفت، می‌شد گره‌ها، حباب‌ها، پوسته‌های گازی هم‌مرکز و فواره‌های گازی سحابی را تشخیص داد. پیچیدگی ساختاری چشم گربه شاید به‌این علت باشد که در مرکزش دو ستاره مرکزی دارد و موادی که دو ستاره در فضا پاشیده‌اند نهایتا بدین شکل درآمده‌اند. اما وجود منظومه دوستاره‌ای در مرکز این سحابی هنوز کاملا تایید نشده و فعلا وجود فقط یک ستاره در مرکز این سحابی محرز شده است.

تصویر ۲. هاله‌ بزرگ اما کم‌فروغ گازها در اطراف سحابی چشم گربه (NGC 6543)؛ قطر این هاله بیش از ۳ سال نوری است. طی سال‌های گذشته چند سحابی سیاره‌نما کشف شده‌اند که هاله‌ای شبیه این دارند. احتمالا این هاله حدود ۵۰,۰۰۰ تا ۹۰,۰۰۰ سال پیش، زمانی که سحابی مراحل پیشین تکاملش را می‌گذراند، پدید آمده است. این تصویر از ترکیب دو نوع نوردهی باند کوتاه پدید امده است که در آن، اتم‌های اکسیژن آبی و اتم‌های نیتروژن سرخ هستند.

مطلب مرتبط: ستاره چیست و چگونه تشکیل می‌شود

ستاره مرکزی سحابی

ستاره مرکزی پدیدآورنده این سحابی، جزو ستاره‌های O7 و حدودا ۱۰,۰۰۰ برابر درخشان‌تر از خورشید، اما شعاع آن تنها ۶۵ درصد شعاع خورشید است. دمای ستاره حدود ۸۰,۰۰۰ کلوین است و هر ثانیه ۲۰ تریلیون تن از جرم خود را به‌شکل بادهای ستاره‌ای شدید، از دست می‌دهد که سرعت این بادهای ستاره‌ای حدود ۱۹۰۰ کیلومتر در ثانیه است. تصور می‌شود که جرم ستاره ابتدا ۵ برابر جرم خورشید بوده است اما پس از برون‌پاشی لایه بیرونی، جرم آن کاهش یافته است. چشم گربه با سرعت ۱۶.۴ کیلومتر در ثانیه در حال انبساط است. درخشان‌ترین گره سحابی، هاله‌ای است که برایش شناسه مجزایی تعریف شده است: IC 4677.

ناحیه مرکزی درخشان

منطقه درخشان داخلی سحابی NGC 6543 نسبتا کوچک است. طول قطر بزرگ بیضی داخلی فقط ۱۶.۱ ثانیه قوسی است. فاصله نواحی متراکم ۲۴.۷ ثانیه قوسی و قطر هاله منبسط سحابی حدود ۳۸۶ ثانیه قوسی یا ۵.۸ دقیقه قوسی است. دمای هاله منبسط حدود ۱۵۰۰۰ کلوین است و از ماده‌ای تشکیل شده است که وقتی ستاره مرکزی، غول سرخ بود، آن‌ را بیرون پاشید. دمای بدنه اصلی سحابی ۷۰۰۰ تا ۹۰۰۰ کلوین است.

پس از آن‌که ستاره مرکزی مواد لایه بیرونی خود را به فضای اطراف پاشید و سحابی چشم گربه پدید آمد، از برهم‌کنش این مواد با ستاره مرکزی، بادهای ستاره‌ای تندی ایجاد شد که نهایتا ناحیه درخشان مرکز سحابی را پدید آورد. این بادها حباب داخلی سحابی را خالی کرده‌ و دو انتهای آن‌را ترکانده‌اند.

حلقه‌های هم‌مرکز

چشم گربه در بیرون منطقه مرکزی، چندین حلقه‌ هم‌مرکز دارد. تصور می‌شود این حلقه‌ها پیش از آن‌که ستاره مرکزی پوسته بیرونی را بیرون بپاشد، در فضا پخش شده‌اند. ارتعاشی که این حلقه‌ها را پدید آورد، احتمالا حدود ۱۵۰۰۰ سال پیش ایجاد و حدود ۱۰۰۰ سال پیش هنگام شکل‌گیری بخش مرکزی سحابی، متوقف شد. هاله منبسط و بزرگ سحابی نیز پیش از پیدایش خود سحابی شکل گرفته است. جرم این هاله ۰.۲۶ تا ۰.۹۲ برابر جرم خورشید است.

اما هنوز مشخص نیست که فرآیند مذکور چرا و چطور به پیدایش سحابی سیاره‌نمای پیچیده‌ای مثل NGC 6543 منجر شده است. برخی نظریه‌ها می‌گویند، شاید میدان مغناطیسی ستاره مرکزی یا نیروی گرانش ستاره‌ مجاور، گازهای بیرون پاشیده را به این شکل درآورده است.

ضمنا مشخص نیست که مواد لایه خارجی ستاره‌ چگونه و در چه فواصل زمانی بیرون پاشیده شده‌اند که حول سحابی، حلقه‌های هم‌مرکز پدید آمده است. معمولا ارتعاشات سحابی‌های سیاره‌نما در فواصل زمانی چندده هزار ساله رخ می‌دهند. فاصله زمانی ارتعاش‌های سطوح کوچکتر نیز چندسال یک‌بار یا چندده سال یک‌بار است. مطالعه NGC 6543 نشان می‌دهد که ستاره مرکزی سحابی، جِرم خود را در فواصل زمانی ۱۵۰۰ ساله بیرون پاشیده است که در نتیجه آن، پوسته‌های هم‌مرکزی از غبار حول ستاره مرکزی پدید آمده است.

سحابی چشم گربه تدریجا طی چندهزار سال آینده از هم می‌گسلد و پراکنده می‌شود. ستاره مرکزی سحابی نیز سرانجام خنک می‌شود و ستاره به کوتوله سفید تبدیل می‌شود.

شباهت سرانجام خورشید به ستاره مرکزی سحابی چشم گربه 

احتمالا حدود ۵ میلیارد سال بعد زندگی خورشید نیز همین‌گونه پایان خواهدیافت، یعنی خورشید ابتدا به یک غول سرخ تبدیل خواهدشد و قطر آن حدوداً به ۱۰۰ برابر میزان فعلی افزایش خواهدیافت. سپس خورشید لایه‌های بیرونی را به فضا می‌پاشد و هسته داغ خورشید به ابرهای گازی پراکنده در فضا پرتو فرابنفش می‌تاباند و سبب درخشش آن‌ها می‌شود.

تصویر ۳. تصویر پرتو ایکس از سحابی NGC 6543، ستاره مرکزی درخشان این سحابی و ابرهای گازی بسیار داغی را که آن‌را احاطه کرده‌اند، را آشکار کرد. دمای ابرهای گازی چندمیلیون درجه سانتی‌گراد است. در بخش‌های نارنجی درخشان‌تر، شدت پرتو ایکس بیشتر است. ستاره مرکزی سحابی که مواد لایه بیرونی خود را در فضای اطراف پخش کرده است، چندمیلیون سال بعد به کوتوله سفید تبدیل خواهدشد. پرتو ایکس شدیدی که از ستاره مرکزی این سحابی سیاره‌‌نما متساعد می‌شود غیرمنتظره و در نوع خود بی‌نظیر است. این تصویر حاصل ۴۶۰۰۰ ثانیه نوردهی مستمر است.

مطلب مرتبط: کهکشان چیست و چگونه تشکیل‌ می‌شود

جدول ویژگی‌های سحابی چشم گربه (NGC 6543)

تصویر ۴. عکس سحابی چشم گربه (NGC 6543) که توسط تلسکوپ فضایی هابل ثبت شده است.

مطالب مرتبط: ویژگی‌ سایر سحابی‌ها