Planetární mlhoviny v galaxiích

Vzdálenosti, rozměry

Fyzické rozměry planetárních mlhovin určujeme z úhlových rozměrů a vzdálenosti. Určení vzdálenosti mlhovin je obtížné, protože odchylka paralaxy je ve většině případů velmi malá a naměřená chyba příliš velká. Pro některé objekty je možno určit vzdálenost z rudého posuvu blízké hvězdokupy nebo tělesa, které je v přímé blízkosti pozorovaného objektu nebo porovnáním úhlového rozpínání s naměřenou hodnotou rychlosti rozpínání.

Přírůstek úhlové velikosti některých planetárních mlhovin je stanoven přímým měřením pozice okrajů planetárních mlhovin v různých obdobích. Dobře známá mlhovina v Lyře (NGC 6720) byla prvním objektem, pro který se zdál být tento jev potvrzený (dlouhodobé zvětšování úhlového rozměru v rozsahu 0.9'' +- 0.1'' za sto let). Efekt přírůstku úhlového rozměru byl stanoven pro desítky planetárních mlhovin (NGC 246, 3242, 6572, 6853, 7009, 7293 atd.). První zkoumání setrvačného pohybu a rozpínání planetárních mlhovin se uskutečnily již před prvním zkoumáním astrospektroskopickou metodou. Potvrzení teorie spolehlivými výsledky přišlo z období prvních velkých teleskopů opatřených štěrbinovými spektrografy o velké spektrální rozlišitelnosti.

Další možností je zkoumání mlhovin např. v Magellanových mračnech.

Rozmístění v Galaxii

Zdánlivé rozložení přibližně 400 blízkých planetárních mlhovin v naší Galaxii je znázorněno na obrázku vlevo. Planetární mlhoviny jsou především soustředěny v rovině galaktického disku. Největší vzdálenost planetárních mlhovin od roviny galaktického disku je přibližně 60° a největší koncentrace planetárních mlhovin je ve směru galaktického jádra.

Rozložení planetárních mlhovin v Galaxii

Více než 50 planetárních mlhovin je soustředěno do oblasti vymezené galaktickou šířkou 320°–340° a délkou 0 –10°. Planetární mlhoviny s velkou zdánlivou hvězdnou velikostí jsou po obloze rozloženy víceméně rovnoměrně, malé planetární mlhoviny jsou koncentrovány v blízkosti roviny galaktického disku.

Ale skutečné rozložení planetárních mlhovin se jistě liší od pozorování, protože absorpce světla v mezihvězdném prostoru zapříčiňuje, že nemůžeme pozorovat planetární mlhoviny v přímé blízkosti galaktického disku.

Z pozorovaného rozložení a vzdáleností planetárních mlhovin vyplývá, že jejich utváření systému v Galaxii je rovnoměrně rozloženo mezi ploché a sférické subsystémy.

Ostatní galaxie – předběžné údaje

Pozorování planetárních mlhovin v jiných galaxiích než v naší Galaxii poskytuje cenné informace např. posuzování vztahu mezi planetární mlhovinou a typem galaxie, hranice jasu planetárních mlhovin, vzdálenosti galaxií, chemické složení planetárních mlhovin v jiných galaxiích apod.

Planetární mlhoviny byly nalezeny v Magallanových mračnech a galaxiích v Místní skupině (M31, M32, M81, NGC 6822 atd.). Pro představu je v následující tabulce uvedeno několik objektů s počtem nalezených planetárních mlhovin.

Největší počet planetárních mlhovin byl nalezen v Andromedě a čítá asi 1 200 objektů. Objekty byly určeny jako planetární mlhoviny díky emisnímu spektru, ve kterém se vyskytují charakteristické nebulární čáry N₁, N₂, H_β. Nedávno, za použití on/off-band filtru a CCD techniky, bylo objeveno 34 planetárních mlhovin ve spirální galaxii NGC 300.

Celkový počet mlhovin objevených do roku 1993 v různých typech galaxií byl přes dva tisíce. Předpokládaný počet planetárních mlhovin je rozdílný v různých galaxiích.

Proudění 1.34 * 10^-15 J cm^-2 s^-1 v čáře [OIII] 500,7 nm v oblasti maximální jasnosti planetární mlhoviny ve vzdálenosti 1 kpc může být použito jako indikátor vzdálenosti, když bude nalezen dostatečný počet planetárních mlhovin v určité galaxii ve vzdálenosti překračující 10 Mpc. Použití světelné funkceN(M) ~ 10^1,6M nastiňuje stanovení pravděpodobnosti, kolikrát bude pozorovaný objekt jasnější oproti mezní magnitudě M_*. Jacoby a spol. dokázali, že M_* je nezávislé na Hubblově typu. Použití této metody vede např. k určení vzdálenosti Virgo Cluster na ~ 15 Mpc. Galaktické vzdálenosti odvozené prostřednictvím planetární mlhoviny může zpřesnit vzdálenosti, určené z cefeid, asi o ~ 10 %. Použití [OIII] 500,7 nm a funkce světelnosti planetární mlhoviny se zdá vhodné k odvození vzdáleností galaxií. Tyto vzdálenosti jsou důležité pro určení Hubblovy konstanty a stáří vesmíru.

Je zajímavé, že vzdálenosti vzdálených galaxií mohou být takto určeny mnohem přesněji, asi o ~ 5 %.

Obrázky mnoha planetárních mlhovin v Malém Magellanovu mračnu byly získány pomocí Hubblova teleskopu (prostřednictvím čáry [OIII] 500,7 nm). Průměry těchto stěží rozlišitelných planetárních mlhovin byly určeny na 2,4 x 10¹⁶ – 7,0 x 10¹⁷ cm. Použitím „Faint object camera“ na Hubblově teleskopu byly získány obrázky s vysokým rozlišením tří planetárních mlhovin v SMC, P2, P5 a P85 a dvě v LMC, N 66 a N 201.

Horní limit absolutní fotografické magnitudy byl určen pro planetární mlhoviny v SMC M_pg=-5^m.5. V naší galaxii nebyla doposud objevena žádná planetární mlhovina s M_pg ~-5^m.

Trvání životů extrémně světelných planetárních mlhovin, největších a nejmenších, se liší od ostatních přibližně desetkrát. Proto očekávaný počet planetárních mlhovin je větší než předchozí data, přibližně 1 400 v LMC a ~ 500 v SMC.

Předpokládá se, že planetární mlhoviny v naší Galaxii se nevyskytují v otevřených hvězdokupách, protože dosud nebyly v těchto hvězdných systémech objeveny.

Na okraji jedné z kulových hvězdokup (M 15) byla objevena relativně jasná planetární mlhovina. Později bylo uskutečněno speciální hledání v 43 kulových hvězdokupách s pomocí rozdělovacího (slitless) spektrografu v kombinaci se světelným H_α filtrem. Planetární mlhovina byla však objevena pouze v jedné hvězdokupě (M15).

A dvě planetární mlhoviny v jedné kulové hvězdokupě? Samozřejmě, to je velmi důležitý fakt obzvláště z kosmologického pohledu, protože kulové hvězdokupy jsou nejstarší populací sférického subsystému Galaxie blízce související s jejím vývojem.

Kulová hvězdokupa M22 je druhou, ve které byla objevena planetární mlhovina.