М42
Большая Туманность Ориона
Степень сложности: 1(5)
Минимальная апертура: невооруженный глаз
Обозначение: NGC 1976
Тип: Галактическая туманность
Класс: Эмиссионная и отражательная туманность
Расстояние: 1300 с.л.(K2003),
1470 с.л.(2003)
1530 с.л.(2001)
Размер: 35 с.л.
Созвездие: Орион
Прямое восхождение: 5h 35.3min
Склонение: -5° 23'
Звёздная величина: 3,7
Поверхностная яркость: 20 mag/arcsec2
Видимый диаметр: 90'х60'
Первооткрыватель: Пейреск, (1611?) 1610
История
М42, Большая Туманность Ориона, не была известна наблюдателям до телескопа. Мы также не находим намеков в древних документах на то, что эту туманность можно было увидеть невооруженным глазом. Птолемей, и Тихо каталогизировали М42, как звезду θ Ориона.
Француз Никола-Клод Фабри де Пейреск первым упомянул об этой туманности в (1611?) 1610 году. В 1609 году, Галилео Галилей сделал набросок этого звездного поля с помощью своего телескопа. Он насчитал 80 звезд, но, как ни странно, не опознал М42. Однако независимое открытие было сделано в 1611 году, Иоганном Баптистом Цизатом.
Первый из большого количества исторических зарисовок этой туманности был сделан Джованни Батиста Годиерной в 1654 году. Два года спустя, Кристиан Гюйгенс наблюдал М42 и описал её вид словами: "В мече Ориона три звезды расположены довольно близко друг к другу. В 1656 году, когда я наблюдал одну из них в середине с помощью моего телескопа, оказалось двенадцать звезд. Три из них почти касались друг друга (в виде трапеции) и вместе с четырьмя другими светили сквозь туманность, так что пространство вокруг них было ярче, чем остальное небо, которое было совершенно чистым и темным, они образовали эффект отверстия в небе, через которое стала видна более яркая область".
После первого упоминания о Трапеции Ориона, четвертая звезда ассоциации была обнаружена в 1673 году Пикардом и подтверждена Гюйгенсом в 1684 году. Лежантиль сделал зарисовку в 1758 году, а так же впервые описал области туманности, названной в его честь и "крылья" туманности:"Похоже, она имеет форму раскрытого когтя животного. На западе я наблюдал расширение света, образующего прямоугольник, этот свет очень рассеянный. Три звезды на прямой линии в "нижнем когте" кажутся совершенно оторванными от туманности. Четыре звезды в центре выглядят необычайно яркими".
Шарль Мессье, добавил уже известную Туманность Ориона в свой каталог, после наблюдений от 4 марта 1769 года. По-видимому, его мотивация состояла в том, чтобы достичь четного числа объектов, а возможно, превосходить каталог из 42 объектов Лакайля 1755 года. На его зарисовке, кроме четырех звезд Трапеции и трех звезд θ², видны еще и слабые звезды.
В 1774 году, М42 стало первым объектом, который наблюдал Уильям Гершель в свой самодельный 6-дюймовый рефлектор. Позже, в 1789 году, он описал его как: "Бесформенный пламенный туман, разбросанный материал для будущих Солнц", вряд ли этот великий наблюдатель мог найти лучшие слова! Иоганн Иероним Шрётер изучал Туманность Ориона в течение многих лет, используя большое зеркало, сделанное для него Гершелем и он был убеждён, что наблюдает изменения. В 1797 году он обнаружил "новую чёткую, но очень тусклую полосу света" через темный залив в центральной области туманности, которая позже получила его имя.
Джон Гершель также уделил много внимания М42. Он зарисовывал её в 1826 и 1837 годах, чтобы посмотреть, сможет ли найти какую-либо изменчивость. С 450 мм. телескопом он описал туманные массы в центре, как "застывшую жидкость или поверхность, усеянную клочками шерсти, или как рассыпающуюся стаю макрели в небе. Совсем не похоже на пятна солнечного диска, исключительно более неправильных форм, не круглые, клочковатые". Лассел сформулировал свои впечатления похожим образом: "Большие облака ваты с вытянутыми краями, уложенные одна за другой, немного прозрачные". С 1,2-метровым телескопом на средиземноморском острове Мальта, он каталогизировал много звезд в центральной области и характеризовал туманность как "горохово-зеленого цвета".
Отто Струве, несмотря на наблюдения из Пулково под Санкт-Петербургом, где М42 никогда не поднимается выше 25° над южным горизонтом, обнаружил в нём множество переменных звезд. Д'Арре, также сделал точные зарисовки Туманности Ориона и был первым, кто обнаружил пучки туманности, которые простираются от трех звезд на юг. Однако самым впечатляющим рисунком была работа Джорджа Филлипса Бонда, сделанный им с 1957 по 1865 года. С колоссальным усердием при помощи 380-миллиметрового рефрактора, он зарисовал туманность и измерил 1100 звезд. Позже Холден попытался провести визуальную фотометрию с апертурой в 650 мм. И окуляром-микрометром, чтобы обнаружить изменчивость в структуре туманности - но попытки оказались тщетными. Эти усилия оказались бесполезными, когда Дрейпер представил свою первую хорошую фотографию Туманности Ориона в 1882 году.
Визуальные наблюдатели также обратили внимание на Трапецию. В 1826 году Василий Струве обнаружил E-компонент с 225-миллиметровым рефрактором в Дерпте, а в 1830 году Джон Гершель - F-компонент с 300 мм. апертурой. Ранее наблюдатели допустили ошибку при использовании малых увеличений и так упустили эти слабые звезды 11-ой звёздной величины. Некоторые более поздние наблюдатели: Порро, Секки и Соус, даже верил, что они видели до шести звезд, но Бёрнхем доказал, что они ошибались в 1888 году. В том же году, мощный 900-миллиметровый рефрактор позволил обнаружить в Трапеции новые слабые звезды: компонент G - строителем телескопа А. Г. Кларком, а пару H и чрезвычайно слабую звезду X - одним из лучших визуальных наблюдателей всех времен Эдвардом Э. Барнардом.
Используя метод спектроскопии в 1865 году, Хаггинс смог доказать, что M42 состоит из светящегося газа. В 1880 году он продемонстрировал, что Трапеция действительно имеет физическую связь с газовыми массами. Наконец, в 1931 году Трёмплер обнаружил большое скрытое скопление молодых звезд вокруг Трапеции на инфракрасной фотографии с большой выдержкой.
Астрофизика
М42 является образцом галактической туманности и продолжает очаровывать астрономов, независимо от того, наблюдают его в бинокль или с помощью космического телескопа имени Хаббла. Это даёт нам возможность рассмотреть светящуюся полость большого молекулярного облака, в котором только что образовались звезды и начали освобождаться от окружающего их кокона пыли. Поскольку это происходит на расстоянии всего лишь 1300 световых лет, у нас есть прекрасная возможность детально изучить все аспекты звездообразования.
M42 - лишь самая яркая часть гораздо более крупного (10°) темного облака: OMC-1, которое в основном состоит из холодной пыли и газа. Оно включает в себя M78, NGC 1973/75/77 и знаменитую туманность Конская Голова. В отличие от этих объектов, М42 чрезвычайно молодое (от 10 000 до 100 000 лет) звёздное скопление. Большинство из этих звёздных скоплений все еще окутаны окружающими их пылевыми и газовыми массами.
Только Трапеция уже полностью освободилась от газопылевого облака благодаря своему интенсивному излучению.
Скопление Трапеции, состоящее в основном из звезд с массами от половины до двух солнечных, имеет впечатляющую звездную плотность 6000 звёзд на кубический световой год, что делает его самым богатым рассеянным скоплением, из всех известных. Однако в видимом свете межзвёздное поглощение около 10 звёздных величин, делает большинство этих звёзд невидимыми. В радиусе 3’ можно найти только 300 членов скопления ярче 17-й звёздной величины.
Многие из этих очень молодых звёзд еще не достигли главной последовательности, но все еще находятся в процессе сжатия и аккреции вещества. Изображения космического телескопа имени Хаббла показали, что их планетные системы все еще формируются, многие звёзды окружены протопланетными дисками (проплидами). Однако многие из этих проплидов вокруг звёзд с малой массой будут разрушены интенсивным излучением более массивных и быстро образующихся вокруг них звёзд.
К северо-западу от Трапеции было обнаружено несколько молодых звёзд в комплексе облаков Беклина-Нойгебауэра и Клейнмана-Лоу, которые полностью скрыты в молекулярным облаком. Самые последние исследования показывают, что одна звезда в облаке Беклина-Нойгебауэра, на самом деле была выброшена из близкой двойной системы в Трапеции и может быть самой молодой известной "сбежавшей звездой". Её прежний компаньон, скорее всего самая яркая звезда Трапеции (θ¹ Орион C).
Более 50 звёзд в скоплении Трапеций являются переменными, и по-видимому, существует большое количество неучтенных переменных. Это нерегулярные "туманные переменные" типа T Тельца, FU Ориона и UV Кита. Переменные типа UV Кита - это вспыхивающие звёзды, которые могут претерпевать изменения яркости на несколько величин в течение нескольких минут. Самым экстремальным в своем роде объектом является AF Ориона, довольно слабая звезда, найденная Отто Струве в записях Джона Гершеля. По этой причине она был названа "переменной Гершеля". В максимальной яркости AF Ориона является одной из самых ярких звёзд в центральной области M42, но в минимуме её невозможно визуально различить даже в самые мощные телескопы.
Некоторые из звёзд Трапеции сами являются переменными. θ¹ Орион C самая яркая из них со светимостью 5,1 m. и около 45 солнечных масс, в значительной степени способствует ионизации окружающего газа его интенсивным излучением и нерегулярно изменяет блеск примерно на 0,3 звёздные величины. В отличие от неё, θ¹ Орион A (V 1016) представляет собой затменную переменную с периодом 65,43 дня и продолжительностью затмения менее суток. Эти две переменные были открыты только в 1975 году астрономом Гамбургской обсерватории (Германия) Экмаром Лозеном.
Другая затменная переменная, известная ранее, является самой слабой (7,95 m.) из четырех звёзд Трапеции, θ¹ Орион B или BM Ориона. Она имеет период 6,47 дней и амплитуду изменения блеска в 0,6 звёздной величины. Её затмения длятся 18 часов, из которых полная фаза 6 часов. Только θ¹ Орион D пока не имеет доказанной переменности.
Предполагаемое расстояние между звёздами Трапеции составляют всего 0,3 световых года, в то время как яркая внутренняя область туманности имеет размер около 2 световых лет. Такой размер больше соответствует планетарной туманности, чем рассеянному скоплению. Но весь комплекс туманностей М42, размером 66”х60”, имеет более солидный физический диаметр в 35 световых лет.
Наблюдения
Туманность Ориона считается синонимом космической красоты. Она демонстрирует разнообразие форм, цвета и яркости, не поддающихся описанию - как отметил Генрих Д'Арре: “Circumsitae nebulae descriptio res deo improba.” Следовательно, следующие строки не могут дать полное описание этого замечательного региона ночного неба, но предназначены чтобы отметить его самые яркие и интересные детали.
Невооруженным глазом М42 выглядит как расплывчатое пятно в середине меча Ориона. Глаз без помощи оптики не может отличить туманность от множества звезд θ Ориона, но уже театральный бинокль этого легко добиться.
Звезда θ Ориона с яркостью 2,8 m., расположенная недалеко к югу, добавляет еще больше очарования этому региону. Бинокль 10x50 разделяет θ Ориона на четыре звезды: компонент θ¹ в центре туманности и три звезды в одной линии (5.1, 6.4, 8.2 звёздной величины), образующие θ² Ориона. В бинокуляр 10x70 можно рассмотреть «крылья» Туманности Ориона и всё великолепие туманности. Кроме того, есть темный залив, входящий в центральную область M42 с северо-востока «Sinus Magnus». Общая визуальная протяженность туманности в бинокль достигает 45'x30'.
Трапеция может быть разрешена на четыре звезды с помощью 50 мм. рефрактора. Её визуальное восприятие может заметно меняться, когда один или оба его переменных компонента A и B находятся на минимуме. Два дополнительных компонента E и F 11-й звёздной величины находятся в пределах досягаемости 100-миллиметрового рефрактора, но требуют увеличения более 150x. Чрезвычайно сложной задачей для визуальных наблюдателей, даже с очень большими телескопами, являются самые внутренние компоненты G и X, а также пара H. Cо времен Барнарда не было зарегистрировано ни одного их наблюдения.
Яркая и резко очерченная центральная туманность вокруг Трапеции называется "областью Гюйгенса", хорошо видимая даже с апертурой в 50 мм.. Её юго-восточный край образован 3,7” «Лбом» (Frons) с позиционным углом 50°, а более короткий юго-западный край - «Затылком» (Occiput) с позиционным углом 130°. Эти края сходятся, образуя хорошо выраженный прямой угол, 2' к югу от Трапеции. 120-миллиметровый телескоп разделяет фроны на маленькие яркие островки, и в южной части области Гюйгенса он демонстрирует два темных канала, которые пересекают друг друга. Самая яркая часть туманности находится в 40" к юго-западу от Трапеции, вдоль западной стороны северного канала. 350 мм. телескоп показывает здесь улиткообразную структуру. Другая яркая часть туманности лежит в 50" к северо-востоку от Трапеции, недалеко от края Sinus Magnus. Некоторые небольшие темные пятна проявляются здесь смутно с 120 мм. телескопом, но лучше заметны с 350-миллиметровой апертурой. Самое крупное из них, расположено у северной границы области Гюйгенса и получила наименование «Lacus Secchii».
Темный залив Sinus Magnus имеет длину около 3’ с позиционным углом 80° и ширину 1'. В конце залива перпендикулярно проходит большой мост туманности «Pons Schröteri», пересекающий его на расстоянии 42”. Там 12-миллиметровый телескоп начинает показывать слабые «островки», лучше всего видимые с 350 мм. апертурой. Другая туманность проникает вниз с севера, около вершины Sinus Magnus, очень напоминающая мыс на береговой линии.
Три звёзды θ² выстраиваются одна за другой к югу от Sinus Magnus. Из трех шлейфов туманности от звёзд, обнаруженных здесь Д'Арре, только самое западное можно с уверенностью увидеть в 120-миллиметровый рефрактор, два других остаются неопределенными даже с 350 мм. апертурой.
На восточной окраине М42 доминирует длинное, тонкое крыло, направленное на юго-восток и берущее начало около Sinus Magnus. Его можно даже разглядеть в 50 мм. рефрактор, и уже хорошо различается с 120-миллиметровым телескопом. Его ширина варьируется от всего 50" в яркой северной части до 70" в более слабой южной. Самая яркая часть этого крыла заканчивается после 15' вблизи звезды 7-й звёздной величины. Тусклая нить начинается здесь и направлена на слабую звёздную пару внутри туманности. В 15' к югу от Трапеции, рядом с небольшой группой звёзд, даже в 120 мм. рефрактор можно обнаружить отдельное туманное пятно. Ещё одно туманное пятно к западу от него окружает более яркую звезду V372 Ориона. Это небольшая, но отчетливая отражательная туманность в границах М42.
Темная область к юго-западу от центральной туманности была описана Лежантилем более 200 лет назад. По этому, она называется «Regio Gentilii». На Западе к ней присоединяется более яркая туманность, которая имеет множество субструктур и состоит из нескольких рукавов, которые можно рассмотреть даже с 120 мм. рефрактором с умеренным увеличением. Перед этой частью туманности находится много слабых звёзд.
С большим выходным зрачком (т.е. с малым увеличением) под темным небом видно, что восточное крыло продляется в большую петлю, пока не сливается с юго-западной частью M42, примерно в 30' к юго-западу от Трапеции. Эта южная петля является самой слабой к северу от звезды ι Ориона, но ее полностью можно увидеть даже при помощи 120-миллиметрового рефрактора. Вместе с петлёй, М43 и некоторыми туманностями к северу от нее, то общая визуальная протяженность М42 достигает 48'×45'.
Различные структуры внутри туманности могут быть подчеркнуты использованием узкополосных фильтров Hβ и OIII, в зависимости от условий наблюдений и тому или иному типу излучения. Например, яркая прядь восточного крыла выглядит еще ярче в OIII, в то время как Hβ выделяет более тусклую прядь, параллельную ей. Сложная структура западной части туманности также усиливается в Hβ, а с малым увеличением и фильтром OIII заметен «пузырьковый» характер внешних областей М42.
Большая Туманность Ориона достаточно яркая, чтобы визуальный наблюдатель смог увидеть её в реальных цветах. Средний телескоп уже может показывать область Гюйгенса в зеленоватых оттенках, вызванную излучением дважды ионизированным кислорода OIII. С большими апертурами любое цветовое восприятие становится более отчетливым, но, в зависимости от наблюдателя, оно может варьироваться от простого зеленого или бирюзового, даже до бледно-голубого. С объективами от 350 мм., верхний край фрона имеет красноватое свечение, а в сочетании с зеленым - ярко-оранжевое. 500-миллиметровый телескоп демонстрирует зеленый цвет восточного крыла и слабый красноватый оттенок для областей окружающих его, вызванных Hα излучением. На самом деле восприятие Hα света зависит как от большого выходного зрачка, так и от достаточного увеличения, которое может обеспечить только большой телескоп. При 350 мм. апертуры, в Hα можно наблюдать только самые яркие части M42.
Маленькие телескопы не показывают звёзд в центральной части М42, за исключением Трапеции. Сложность в наблюдении звёзд в Туманности Ориона связана с ярким фоновым светом. Таким образом, 350-миллиметровый телескоп с предельной звёздной величиной в 16,5, позволит отождествить звёзды в области Гюйгенса только до 13,5 m.. Оранжевый фильтр помогает, потому что его поглощающие свойства исключают сильную эмиссию линий OIII и Hβ. CCD-матрицы обладают повышенной чувствительностью к инфракрасному излучению и показывают меньшее поглощение в туманности. Таким образом, умеренно длинная фотоэкспозиция с CCD-матрицами может передать впечатляющие изображения звездного скопления.
Самые легкие переменные звёзды занесены в каталоги. Более слабые звёзды перечислены по номерам в каталоге G.P. Bond. MR Ориона, например, является пограничным объектом для 100-миллиметрового телескопа, за которым следуют MT Ориона и Bond 671 для апертур от 150 мм. до 200 мм.. С оранжевым фильтром и 350-миллиметровым телескопом Андреас Альцнер смог с трудом обнаружить 15 звёзд в регионе Гюйгенса, исключая Трапецию. Необычный визуальный эффект позволяет увидеть слабые звёзды при 80x, но они остаются невидимыми при более высоких увеличениях, пока оно достигает действительно больших значений от 300x до 500x. Тем не менее, отличное зрение является самым важным фактором, даже большим, чем хорошая прозрачность атмосферы.
1. М 42. Большая Туманность Ориона, пожалуй, самый красивый объект глубокого космоса на северном небе. Бернд Либшер.
2. Таблица звёзд области Гюйгенса в М42.
* Яркость определяется визуально (Bond), фотографически (Herbig) и фотометрически (Yerkes)
