Magia linii emisyjnych mgławic - spektroskopia i fotografia

Skąd się biorą i jakie mają znaczenie linie emisyjne obserwowane w mgławicach

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:

Pasma w M57
Pasma w M27
Niestety prace naukowe dotyczące linii emisyjnych w mgławicach to głównie spektroskopia i zbyt wielu fotografii tego typu nie znajdziemy...

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.

Filtry EdmundOptics Techspec

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.

blog comments powered by Disqus

Kategorie

Strony