Magia linii emisyjnych mgławic - spektroskopia i fotografia
Swego czasu pisałem o pasmach helu, argonu i neonu w mgławicach planetarnych. Zagłębiając się w temat bardziej odkryłem jak powstawanie i obecność tych linii emisyjnych jest złożona i powiązana między sobą. Pasmo He-II wskaże obszary mgławicy o najwyższej jonizacji - najbliżej gwiazdy. Przy 630 nm znajdziemy linię emisyjną neutralnego tlenu (O-I), która pokaże gdzie znajduje się neutralny gaz - poza obszarem gazu zjonizowanego (ukazywanego przez np. pasmo H-beta). Pasma te przedstawione są na poniższych fotografiach M57 i M27:
Żeby tego było mało to istnieją różne mechanizmy powstawania linii emisyjnych. Linie helu czy wodoru powstają w wyniku rekombinacji. Wykorzystywane przez amatorów linie O-III (500,7 nm), czy N-II (658,4 nm) powstają w wyniku złożonego procesu - kolizyjnego wzbudzenia i deekscytacji poprzez promieniowanie. Fotony z gorącej gwiazdy wybijają elektrony z gazu mgławicy. Te elektrony mogą zderzyć się z atomem, czy jonem i wzbudzić go. Wzbudzony atom/jon wracając do stanu podstawowego wyemituje foton. Te fotony obserwujemy pod postacią wspomnianych linii emisyjnych. By ten proces mógł zajść potrzebny jest gaz o bardzo niskiej koncentracji. Co ciekawe - próżnie osiągane na Ziemi są zbyt "gęste" by umożliwić przebieg takiego procesu - dominuje proces zderzeniowej deekscytacji.
Naukowcy badając obecność i intensywność różnych linii emisyjnych mogą wyciągać wnioski dotyczące warunków panujących w mgławicy. Amatorzy za pomocą dostępnych spektroskopów także mogą uzyskiwać widma mgławic. Możemy także fotografować mgławice w różnych pasmach. O-III, S-II oraz H-alpha (przepuszczające także [N II]) są w powszechnym użytku. O-I, He-I, He-II, czy nawet Ar-III nie są wykorzystywane praktycznie wcale. Podstawowy problem to brak dedykowanych filtrów. Zainteresowani muszą szukać filtrów "przemysłowych", np. edmundoptics, które nie są zbyt tanie ani duże.
Czy któreś z tych pasm może dać dobre i ciekawe efekty? Najwięcej fotografii można znaleźć dla helu (np. fotografie Richarda Crispa w He-II). Drugie w kolejności na liście potencjalnie przydatnych jest pasmo O-I (neutralny tlen). He-I, He-II, O-I mogą mieć wyraźnie większą intensywność od S-II, oraz dodatkowo przypadają pod krótsze długości fali gdzie kamery mają wyższą sprawność kwantową. W trójkolorowym narrowbandzie jedno z tych pasm mogłoby zastąpić dość trudne do wykorzystania pasmo S-II.
He-II występować może w mgławicach planetarnych. He-I najczęściej występuje w mgławicach takich jak M42 (mgławica w Orionie) czy NGC 6888 (Crescent). O-I można spotkać zarówno w mgławicach planetarnych jak i mgławicanych innych typów, w tym np. w Veilu, czy NGC 6888. Warto popatrzeć np. na spektrogramy różnych obszarów M42. W obszarze trapezu widać wyraźną linię emisyjną He-I (jak i np. Ar-III w podczerwieni) i jej brak na spektrogramie innego obszaru. Pasmo He-I ma jednak jeden problem - przypada na obszar emisji wysokociśnieniowych lamp sodowych - co może czynić to pasmo wrażliwe na zaświetlenie.
Osoby zainteresowane liniami emisyjnymi mgławic i ich znaczeniem mogą zagłębić się w lekturę dość grubej książki pt. "Astrophysics of Gaseous Nebulae and Active Galactic Nuclei", czy dostępnymi w sieci prezentacjami i broszurami "what emission lines can tell us?" Grażyny Stasińskiej.
Comment article