Туманность Гомункул — это биполярная эмиссионная и отражательная туманность, окружающая массивную звездную систему Эта Киля , около7500 световых лет (2300 парсеков ) от Земли. Туманность встроена в гораздо большую туманность Карина , большую область звездообразования H II . От латинского homunculus , что означает Маленький Человек , туманность состоит из газа, который был выброшен из Eta Carinae во время Великого извержения, которое произошло примерно за 7500 лет до того, как его наблюдали на Земле, с 1838 по 1845 год. [3] Она также содержит пыль, которая поглощает большую часть света от чрезвычайно яркой центральной звездной системы и переизлучает его в виде инфракрасного (ИК) излучения. Это самый яркий объект на небе в среднем ИК-диапазоне. [4]
Внутри Гомункула находится меньший Маленький Гомункул , а внутри него оболочка из потрясенного материала звездных ветров, которую называют Младенцем Гомункулом . [2]
В 1914 году сообщалось, что у Эта Киля есть слабый спутник, и что она также не является звездой. [5] Наблюдения в 1944 и 1945 годах показали несколько вытянутую туманность вокруг5 ″ в ширину и10″ в длину. Было измерено, что он расширяется со скоростью, которая соответствовала тому, что он возник в результате взрыва в середине 19-го века. В то время форма туманности показывала центральную выпуклость с одним большим выступом на северо-западе и двумя меньшими расширениями на юго-востоке, которые были описаны как Гомункулус . [6] Другие наблюдения примерно в то же время описали ярко-оранжевую центральную область в более крупной, более тусклой зеленой туманности. В одной статье она описывалась как похожая на «красную лопатообразную бороду». [7]
Гомункул состоит из двух долей, называемых северо-западной (СЗ) и юго-восточной (ЮВ) в зависимости от их ориентации, если смотреть с Земли. Каждая примерно7″ шириной5″ в длину. Также имеется рваная экваториальная юбка материала, которая может быть слабо видна на глубоких снимках на определенных длинах волн. Доли в основном полые, а материал сильно сконцентрирован по направлению к полюсам. [2] [8]
Экваториальная юбка, по-видимому, содержит материал того же возраста и моложе, чем доли. Она содержит гораздо меньшую массу материала, чем доли, светя в основном отраженным светом, который легче всего выходит на экваториальных широтах. По сравнению с долями там меньше пыли и мало молекулярного водорода. [9]
Биполярная туманность наклонена так, что северо-западная доля находится дальше от Земли, чем юго-восточная доля. Вся туманность расширяется так, что юго-восточная доля смещена в синюю сторону, а северо-западная доля смещена в красную сторону относительно центрального источника. Доли содержат большую часть материала в туманности Гомункул в относительно тонких оболочках, сконцентрированных по направлению к полюсам. Оболочки состоят из двух компонентов: внутренней теплой области и более массивной внешней холодной оболочки. Оболочки гладкие и тонкие, что позволяет предположить, что они были выброшены всего за пять лет, но внутри оболочек можно обнаружить полосы более толстой пыли. [9]
Каждая доля имеет полярную «дыру», хотя неизвестно, является ли это фактическим разрывом в оболочке доли или просто глубоким углублением. Вокруг каждого полярного отверстия находится «траншея». Траншеи видны как приблизительные полукруги с центром на оси долей, но могут образовывать полные круги. Существуют и другие более мелкие нерегулярные углубления и выступы на долях, которые симметричны с теми же особенностями, появляющимися на каждой доле. Они включают в себя сплющенные выступы примерно на 10° широты, по одному на каждой доле (обозначенные «Выступы» в иллюстрированной модели), с другими более мелкими выступами около экваториальной юбки. [8]
Массу туманности невозможно определить напрямую. Однако количество пыли можно измерить довольно точно, а оценки соотношения газа и пыли использовать для расчета общей массы. Общая масса пыли рассчитывается как 0,4 M ☉ , что приводит к оценкам, что до 40 M ☉ газа содержится в самом Гомункуле. Почти столько же материала обнаружено во внешних выбросах, которые образовались раньше, но в течение последней тысячи лет. Более старые расчеты давали консенсусные оценки 10-15 M ☉ [11]
Ранняя спекл-интерферометрия показала, что центральная область Гомункула содержит четыре точечных источника, первоначально обозначенных как A1, A2, A3 и A4. [12] Четыре спекл-объекта позже были обозначены как A, B, C и D. Исследования с более высоким разрешением показали, что только самый яркий источник A был действительно звездным, а остальные три были небольшими туманными конденсациями. Три пятна Вайгельта видны в основном в свете, непосредственно отраженном от звезд Эта Карина. Считается, что пятна находятся вблизи экваториальной плоскости звездной системы, но их происхождение неясно. Их скорость была измерена, но в пределах неопределенности они могли быть испущены во время вспышки 1890 года или события 1941 года. Ситуация еще больше осложняется вероятным ускорением их медленного движения из-за интенсивных звездных ветров. [13]
Спектр Гомункула сложный, состоящий из отраженных, тепловых и эмиссионных компонентов на длинах волн по всему электромагнитному спектру. Доминирующей особенностью является излучение черного тела от пыли, нагретой звездами внутри. На него накладывается некоторый свет от самих звезд, отраженный в основном от плотных деталей внутри туманности, показывающий сильные визуальные и ультрафиолетовые спектральные линии в излучении. Существуют также эмиссионные линии от ионизированного газа, когда он сталкивается с более медленно движущимся материалом или возбуждается высокоэнергетическим электромагнитным излучением от звезд. Ионизационная эмиссия похожа на планетарную туманность, но на более низких уровнях ионизации из-за более низких температур центральных звезд. Самые сильные линии - [Fe ii ] и [N ii ], похожие на линии от звездных ветров самих звезд, но с более узкими профилями. [9]
Ударные волны на внешнем крае выброса нагреваются до миллионов кельвинов и испускают рентгеновское излучение. Доли Гомункула испускают обильные радиоволны, включая излучение в 21-сантиметровой линии водорода.
Отраженный спектр долей Гомункула меняется в зависимости от положения, поскольку центральная звезда испускает различное излучение на разных широтах на своей поверхности. Это единственная звезда, для которой можно наблюдать такой эффект. [9]
Гомункул был выброшен в результате мощного выброса из Эты Карины. Свет от этого события достиг Земли в 1841 году, когда Эта Карины на короткое время стала второй по яркости звездой на небе после Сириуса ; выброшенный газ и пыль с тех пор затмили большую часть ее света. Почти сверхновый взрыв произвел две полярные доли и большой, но тонкий экваториальный диск, все это двигалось наружу со скоростью до 670 км/с (1 500 000 миль/ч).
Туманность Гомункулус — это практически уникальная структура, которая, как полагают, возникла в результате чрезвычайно молодого возраста. Это означает, что форма и структура почти полностью обусловлены первоначальным извержением, а не взаимодействием с окружающим межзвездным материалом. Предположения о том, что перетяжка между двумя долями была образована путем «выщипывания» из плотного окружающего материала, были опровергнуты, и теперь считается, что биполярные оболочки вызваны концентрированными полярными оттоками материала, а экваториальная юбка образована прорывом более быстрого выброшенного материала через самые тонкие части оболочек. [8] Выброс материала преимущественно вдоль оси вращения звезд или двойной орбиты может быть вызван вращением самой Eta Carinae A, что приводит к более сильной потере массы по направлению к полюсам. [9]
Тонкость биполярных оболочек свидетельствует в пользу их выброса в течение приблизительно пяти лет. [9] Предполагается, что неровности в в остальном очень гладкой структуре оболочек являются результатом взаимодействия между ветрами двух центральных звезд и их орбитального движения. [8]
Анализ расширения туманности дал время ее образования1847,1 ± 0,8 года . Эта дата не согласуется с пиками яркости и оценками прохождения периастра вторичной звезды. [14]
.jpg/1280px-Eta_Carinae_(HST).jpg)
Предполагается, что Гомункул и Эта Киля находятся примерно на том же расстоянии, что и Трамплер 16 и туманность Карина, но расстояния до этих объектов неизвестны с большой точностью. Вместо этого расстояние до самой туманности Гомункул можно рассчитать, используя измерения ее расширения. Скорость определенных мест в тонкой оболочке долей Гомункула можно измерить, используя доплеровский сдвиг спектральных линий в этой точке, предполагая, что доли симметричны. В спектре видны два различных доплеровских сдвига: один для прямых линий излучения; и один для отраженных линий от Эта Киля A. Доплеровский сдвиг прямой линии дает скорость расширения проекции оболочки на луч зрения. Предполагая происхождение в Великом извержении Эты Киля и постоянную скорость расширения, это дает линейное расстояние оболочки от центральной звезды, спроецированное вдоль луча зрения. Разница между скоростью доплеровского смещения отраженной линии и скоростью прямой линии дает расстояние оболочки от центральной звезды, снова предполагая расширение с постоянной скоростью с момента Великого извержения.
Наблюдения спектра Гомункула на определенном угловом расстоянии от центральной звезды показали фактическое линейное расстояние этой точки от центральной звезды, которое определяет расстояние. Значения, полученные с помощью этого метода, составляют около2,3 кпк с погрешностью около100 шт . [14] [9] [15]
Те же вычисления также возвращают наклон оси Гомункула относительно линии зрения. Он оказывается 41° или 49° относительно плоскости неба, что означает, что он немного больше «конец на», чем «бок на». [9] [15]