Удивительная история Туманности Краб

Удивительная история Туманности Краб

При написании этой статьи мне было сложно определиться с началом, так как как исторический, так и научный аспекты темы одинаково интересны. В итоге я решил начать с конца: с фотографий этой удивительной туманности, а затем перейти к историческому экскурсу и легкому научному анализу.

Эта фотография была сделана 6 сентября 2021 года и представляет собой результат сложения четырех снимков, каждый из которых был сделан с экспозицией 10 минут через телескоп Skywatcher 250PDS с апертурой 250 миллиметров и фокусным расстоянием 1250 миллиметров. С помощью охладительной камеры CCD QHY8L, работающей при -15°C, удалось запечатлеть это изображение. Самая яркая звезда на снимке, расположенная слева, на самом деле не видима невооруженным глазом и имеет лишь номер в каталоге: HD37013, величина около 6.9. Это дает представление о масштабах яркости, с которыми мы имеем дело. Туманность Краб, также известная как Мессье 1 или NGC 1952, также не видима невооруженным глазом; для ее наблюдения требуется хотя бы хороший бинокль и темное небо, свободное от светового загрязнения. Возможно, ее удастся различить как слабое и маленькое светящееся пятно, но для того, чтобы по-настоящему оценить ее, необходим отражающий телескоп с диаметром не менее 130 миллиметров, где она будет напоминать комету без хвоста; при использовании телескопа диаметром 200 миллиметров и больше вид будет значительно лучше. Я прилагаю карту звездного неба, которая поможет идентифицировать положение этого объекта и доступна на сайте "Free Star Charts": https://freestarcharts.com/images/Articles/Messier/Single/M1_Finder_Chart.pdf

Как видно, туманность расположена в созвездии Тельца, что делает ее хорошо наблюдаемой в зимние месяцы для наблюдателей северного полушария. Однако для полного наслаждения этим удивительным небесным объектом необходимо прибегнуть к фотографии. Как видно из моей фотографии от 6 сентября 2021 года, слабое светящееся пятно, видимое человеческим глазом даже с помощью оптических инструментов, разрешается в нежное переплетение цветных текстур. Несмотря на то, что его красоту можно оценить, фокусное расстояние этого инструмента все еще слишком короткое, чтобы наилучшим образом подчеркнуть его структуру. В другой фотографии, сделанной 10 августа 2019 года с помощью телескопа меньшего диаметра – всего 200 миллиметров, но с гораздо большим фокусным расстоянием в 2000 миллиметров, она показана с более высоким увеличением.

_Туманность Краб, сфотографированная с помощью телескопа Schmidt-Cassegrain диаметром 200 мм и фокусным расстоянием 2000 мм, с множественными экспозициями, общим временем интеграции 40 минут, камера CCD QHY8L на BIN 1×1, охлажденная до -15°C, фильтр UHC. Фото Massimo Dionisi_**

Большое увеличение, предоставляемое этим типом телескопа, Schmidt-Cassegrain от Meade, однако, сказывается на четкости и разрешении конечного изображения, а также на значительно меньшем поле зрения. В этом случае общая экспозиция фотографии, известная как "время интеграции", составила 40 минут, как и у фотографии от 6 сентября 2021 года; различия в цветах между двумя изображениями также связаны с различиями в постобработке. Дело в том, что астрономические "сырые" изображения обычно обрабатываются с целью минимизации фонового шума, как электронного, так и вызванного естественным фоном неба и световым загрязнением; также требуются дополнительные обработки, которые могут привести к довольно различным конечным результатам, не говоря уже о том, что в данном случае обе фотографии были сделаны с помощью разных инструментов.

Туманность Краб, снятая в октябре 2017 года с помощью телескопа Schmidt-Cassegrain диаметром 200 мм и фокусным расстоянием 2000 мм, с множественными экспозициями, общим временем интеграции 60 минут, камера CCD Atik 16-C на BIN 1×1. Фото Massimo Dionisi

Что же делает эту туманность такой увлекательной как с исторической, так и с научной точки зрения? Прежде всего, следует отметить, что в истории астрономии есть документы о некоторых древних событиях, наблюдаемых астрономами того времени. Одно из самых известных – это "Гостевая звезда", то есть новая звезда, никогда ранее не видимая, наблюдаемая китайскими астрономами в 1054 году в созвездии Тельца, как задокументировано в хрониках средневекового Китая и переведено на английский язык J.J. Duyvendak в 1942 году. В этих записях, содержащихся в "Sung Shih", то есть анналах династии Сун, читаем:

"В первый год периода Чи-хо, в пятую луну, в день чи-чу, появилась Гостевая звезда, примерно в нескольких дюймах к юго-востоку от Тянь-Гуан. Спустя более года она постепенно стала невидимой."

Звезда, названная "Тянь-Гуан", была известна греческим астрономам как Зета Тельца, и именно так мы ее идентифицируем сегодня. Указание "в нескольких дюймах к юго-востоку", вероятно, относится к положению на небесном глобусе или армиллярной сфере, а не к реальному расстоянию в космосе, которое, безусловно, было бы указано иначе. Еще одно упоминание, относящееся к более позднему времени, между 19 марта и 17 апреля 1056 года, написанное Чан Тэсяном в "Sung hui-yao", гласит:

"Во время третьего месяца первого года правления Цзя-ю, директор астрономического управления сказал: Гостевая звезда стала невидимой, что является предзнаменованием ухода Гостя. Изначально, в пятом месяце первого года правления Чи-хо, она появилась утром на востоке, охраняя Тянь-Гуан. Она была видима днем, как Венера, с лучами, направленными во все четыре стороны. Цвет был бело-красным. Она была видима в течение двадцати трех дней."

Что-то необычное в небе было замечено не только китайскими астрономами, но и коренными индийцами, которые также оставили пиктограммы, найденные в руинах на севере Аризоны, в пещере Уайт Меса (Юта) и на стенах каньона Навахо (Аризона). Однако не осталось никаких записей от европейских наблюдателей; предполагается, что, возможно, были проведены наблюдения с письменными отчетами об этом событии, но они были утеряны, возможно, из-за религиозных предрассудков того времени. На самом деле у нас нет точного подтверждения, что событие, описанное китайцами, и то, что передали индейцы через несколько изображений, являются одним и тем же: в пользу этого говорит вероятная одновременность наблюдений. В индейских пиктограммах Гостевая звезда изображена рядом с серпом Луны, а одна историческая реконструкция идентифицирует серп Луны, находящийся в созвездии Тельца, рядом с упомянутой звездой Зета Тельца, утром 5 июля 1054 года, то есть на утро после появления Гостевой звезды у восточных астрономов. Однако стоит отметить, что ориентация серпа Луны выглядит наоборот, чем должна быть, поэтому неясно, является ли пиктограмма свободной интерпретацией художника или относится к другому событию, или же не имеет никакой связи с конкретными небесными конфигурациями.

Пиктограммы коренных американцев, которые, как предполагается, документируют событие на небе 1054 года. (из "Burnham’s Celestial Handbook" Роберта Бернхэма мл., Т. 3, Dover Publications Inc, Нью-Йорк, 1978)

Известно, что эта Гостевая звезда была видима даже в дневное время в течение двадцати трех дней и исчезла из виду только спустя почти два года, точнее через 653 дня. Она соперничала по яркости с полной Луной и, безусловно, была самым заметным объектом на небе в течение длительного времени. Но какое отношение имеет история Гостевой звезды китайцев и индейские пиктограммы к нашей Туманности Краб? Это имеет большое значение, потому что одно является естественным следствием другого. Та новая звезда, которая "зажглась" в небе почти тысячу лет назад, была одним из самых катастрофических явлений, известных во Вселенной: Суперновой. В одной из моих предыдущих статей о Туманности Спиральной (Туманность Элика), популярно называемой "Глазом Бога", я говорил о Новых, звездах, достигших почти конца своего жизненного цикла, которые выбрасывают внешние слои своей атмосферы в взрывном порыве, создавая туманности, называемые "планетарными" из-за их формы. Супернова – это явление, очень похожее, но значительно более мощное, где затрагиваются даже более глубокие слои звезды, с взрывом такой силы, что звезда может достичь яркости, превышающей яркость всей галактики, которая ее содержит. И в этом случае то, что остается после взрыва, – это остаточная туманность, также называемая "планетарной туманностью", и именно это мы наблюдаем и фотографируем в созвездии Тельца: настоящая "пира похорон" взорвавшейся звезды; газы, из которых она была составлена, были выброшены с огромной силой в межзвездное пространство, создавая ту нежную паутину светящихся газовых нитей, которую мы можем наблюдать сегодня.

Прошло почти семьсот лет с момента события в 1054 году, прежде чем человечество осознало существование Туманности Краб: в 1731 году британский астроном и врач Джон Бевис (1695-1771) впервые увидел ее как слабое светящееся пятно, а через двадцать семь лет независимо ее заново открыл французский астроном Шарль Мессье (1730-1817). В сентябре 1758 года он обнаружил ее в небе и описал следующим образом:

"Небулозность, расположенная над южным рогом созвездия Тельца. Она не содержит звезд и выглядит как белесоватый свет, вытянутый, как пламя свечи; открыта, когда я наблюдал комету 1758 года."

Комета, которую наблюдал Шарль Мессье, была знаменитой кометой Галлея, во время одного из ее многочисленных проходов вблизи Солнца, задокументированных в истории астрономии, но также стала первой, предсказанной именно астрономом Эдмондом Галлеем (1656-1742) в 1696 году на основе наблюдений комет 1531, 1607 и 1682 годов, которые оказались одним и тем же объектом. В то время наблюдение комет считалось крайне важным и почти затмевало все другие астрономические исследования: иметь возможность дать имя комете было престижно и приносило славу не только астроному, который ее открыл, но и стране, к которой он принадлежал. В то время никто не имел ни малейшего представления о том, что на самом деле представляют собой эти светящиеся клубки, которые можно было увидеть здесь и там на небе, и человечество только начинало осваивать знания о космосе. Тем не менее, Мессье был предусмотрительным и составил каталог не звездных объектов, которые он сам обнаружил, чтобы исключить их при поиске комет в ночном небе. Туманности Краб, которая еще не имела такого названия, он присвоил номер в каталоге 1, и она стала объектом Мессье 1, как она идентифицируется до сих пор: на самом деле это занятие, которое Шарль Мессье считал второстепенным, привело его к...