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Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Astronomía
Nebulosa de la Hélice
(O’Dell)
AS41B- Medio Interestelar
Otoño 2008
Prof. Simon Casassus
Valeska Valdivia L
La Nebulosa de la Hélice
(NGC7293)
La nebulosa planetaria brillante más cercana y a alta latitud
galáctica.
•Distancia :
207 pc (O’Dell, 2002)
•Tamaño aparente :
25´
•Radio :
0.88 pc (O’Dell et al., 2004)
(O’Dell et al., 2004)
Estrella central es una enana blanca caliente y masiva
Teff :
117000 K (Gorny et al., 1997)
M:
0.93 Mo
Pese a ser un objeto bien estudiado presenta rasgos en su
estructura que no se comprenden bien:
•Nudos Cometarios (O'Dell
and K. Handron, 1996)
•Anillo y estructura (O’Dell,
1998)
Nudos Cometarios
(O'Dell and K. Handron, 1996)
Observaciones: WFPC2 (HST)
Imágenes en longitudes de onda entre rayos-X y radio.
Filtros para delinear estructuras en los nudos:
•Hα
656.3nm:
zona ionizada de cada nudo cometario
•[NII] 658.4nm:
zona muy cercana a frente de ionización
•[OIII] 500.7nm:
nudos cometarios oscuros
Se observa al interior del anillo principal numerosos filamentos
radialmente orientados en torno a la estrella central, con la punta
más brillante apuntando a esta. => Nudos Cometarios
Se estiman cerca de 3500 para toda la nebulosa planetaria.
Núcleos neutros rodeados de zona ionizada.
¿Origen de estos nudos cometarios?
•Inestabilidades de Rayleigh-Taylor tempranas en la evolución
de la nebulosa planetaria (Capriotti, 1973; Huggins et al.,
2002) => inestabilidades se forman en el frente de ionización, o
son fragmentos de las capas externas m~ 2x1027 g ; D = 0.001pc
•Viento estelar produce inestabilidades => un viento de alta o
mediana velocidad podría causar flujo turbulento. (Vishniac,
1994 ; Segura & Mac Low, 1995)
•Puntos masivos de SiO en la estrella central (Dyson et al.,
1989)
•Nudos primordiales remanentes de la formación de la estrella
=> Nube de Oort.
Anillo de la Hélice
(O'Dell, 1996)
Observaciones: Espectros 1.5m CTIO;
Imágenes Curtis Schmidt telescope
Hβ
[OIII] 5007Å
HeII 4686Å
[OIII]/ Hβ
Hβ
[OIII] 5007Å
(O’Dell, 1998)
Estratificación en la
ionización
Rojo: Hβ
Verde: [OIII]
Azul: HeII
•
Rojo
•
Amarillo => He+
•
Azul
=> He0
=> He+2
(O’Dell, 1998)
Espectrofotometría
Hay 4 regiones:
Centro
Transición
Arco
Región externa al anillo
Estructura de ionización esperada para una nebulosa donde la
opacidad UV está definida por la absorción por hidrógeno y helio.
Se ve que la estructura está dada por la radiación de la estrella
central
(O’Dell, 1998)
Algunos resultados
•Flujos Hα/ Hβ =
2.70, 2.81, 2.78, 2.88
•Gran variación de la temperatura electrónica Te (en la zona más
interna Te ~20000 K, mientras que en el arco, Te ~9200 K)
•Abundancia He/H = 0.125, 0.138, 0.146, 0.153
•Abundancia N/O =
0.89 (consistente con Peimbert et al.1995)
•Región central abundante en especies altamente ionizadas, densidad
total comparable al anillo principal.
•Razón Hα/ Hβ anómalamente baja en la porción central =>
temperatura electrónica muy alta.
•Calentamiento por electrones fotoeléctricos de granos mezclados
con gas nebular => dependencia directa en distancia a la estrella
central, se hace más importante que fotoionización para densidades
bajas como las de la Hélice.
•Coexistencia incompatible con nudos cometarios formados por
fotoionización.
•Borkowsky et al. (1993)=> cuando el calentamiento fotoeléctrico
es dominante se puede tener una solución estable con dos fases.
•Hβ tiene un mínimo que coincide con la zona ocupada por los
nudos cometarios => Inestabilidades de Rayleigh-Taylor.
El anillo es efectivamente un
disco
(O’Dell, 1998)
Modelo tridimensional
de la nebulosa de la
Hélice
Sin embargo hay más sorpresas!
•Observaciones: HST + 4 m CTIO
•El disco principal ya ha sido mapeado entero en emisión de CO
(Young et al., 1999)
•Evidencia sugiere que la Hélice consiste en dos discos gaseosos
colocados casi perpendicularmente uno con el otro, eyectados en
dos periodos de perdida de masa con 6000 años de separación.
(Posiblemente debido a estrellas binarias. (?) )
•Hay un cambio en la morfología de los nudos en función de la
distancia al frente de ionización local => los nudos cometarios se
forman en o cerca del frente de ionización y son esculpidos por la
radiación de la estrella central.
Modelo Tridimensional
Referencias
• Dyson, J.E., Hartquist, T.W., Pettini, M., Smith, L.J., 1989, MNRAS, 241,
625
• Gorny, S.K., Stasinska, G., Tylenda, R., 1997, A&A, 318, 256
Nebulae, ed. H.J. Habing & H.J.G.L. Lamers (Dordrecht: Kluwer), 40
• Huggins, P.J., & Healy, A.P., 1986, ApJ, 305, L29
• Meaburn, J., Clayton, C.A., Bryce, M., Walsh, J.R., Holloway, A.J., Steffen,
W., 1998,MNRAS, 294, 201
• O’Dell, C.R., 1998, AJ, 116, 1346
• O’Dell, C.R., & Handron, K.D., 1996, AJ, 119, 2910
•O’Dell, C.R., McCullough, P.R., Meixner, M., 2004, Astron.J. 128 (2004)
2339-2356
• Young, K., Cox, P., Huggins, P.J., Forveille, T., Bachiller, R., 1999, ApJ, 522,
387