Nebula Mata Kucing

Nebula Mata Kucing

Nebula
Foto Nebula Mata Kucing dari Teleskop Luar Angkasa Hubble
Data pengamatan: J2000 epos
Asensio rekta	17j 58m 33.423d[1]
Deklinasi	+66° 37′ 59.52″[1]
Jarak	3,3±0,9 kly (1,0±0,3 kpc)[2] ly
Magnitudo semu (V)	9.8B[1]
Dimensi semu (V)	Inti: 20″[2]
Rasi bintang	Draco
Ciri-ciri fisik
Jari-jari	Inti: 0,2 tc[catatan 1] ly
Magnitudo mutlak (V)	−0,2+0,8 −0,6B[catatan 2]
Ciri penting	struktur rumit
Sebutan	NGC 6543,[1] Nebula Siput,[1] Nebula Bunga Matahari,[1] (termasuk IC 4677),[1] Caldwell 6
Lihat pula: Daftar nebula

Nebula Mata Kucing (juga dikenal sebagai NGC 6543 dan Caldwell 6) adalah sebuah nebula planet di rasi bintang utara Draco, yang ditemukan oleh William Herschel pada tanggal 15 Februari 1786. Nebula ini merupakan nebula planet pertama yang spektrumnya diteliti oleh astronom amatir asal Inggris William Huggins, yang membuktikan bahwa nebula planet terdiri dari gas dan bukan merupakan bintang. Secara struktur, citra beresolusi tinggi dari Teleskop Luar Angkasa Hubble menyibak keberadaan gumpalan gas, jet, gelembung, serta busur kosmik yang rumit pada objek ini, yang semuanya dipancari oleh inti nebula planet (PNN - planetary nebula nucleus) yang panas.^[3] Objek yang telah dipelajari dengan sangat baik ini telah diamati dari panjang gelombang radio hingga sinar-X dalam spektrum elektromagnetik. Di pusat Nebula Mata Kucing, terdapat sebuah bintang Wolf–Rayet yang sedang sekarat, jenis bintang yang serupa dengan objek WR 124 pada citra Teleskop Webb. Bintang pusat Nebula Mata Kucing bersinar dengan magnitudo +11,4. Citra dari Teleskop Luar Angkasa Hubble menunjukkan pola seperti papan sasaran panah yang terdiri dari cincin-cincin konsentris yang memancar keluar dari bagian pusatnya.

Informasi umum

NGC 6543 adalah sebuah objek langit dalam dengan deklinasi utara yang tinggi. Objek ini memiliki magnitudo semu gabungan sebesar 8,1 dengan kecerahan permukaan yang tinggi. Nebula bagian dalamnya yang kecil dan terang memiliki diameter sudut rata-rata sebesar 16,1 detik busur, dengan kondensasi luar yang menonjol berukuran sekitar 25 detik busur.^[4] Citra mendalam menyibak keberadaan halo luas yang berdiameter sekitar 300 detik busur atau 5 menit busur,^[5] yang pernah dilontarkan oleh bintang progenitor pusat selama fase raksasa merah-nya.

NGC 6543 berjarak 4,4 menit busur dari posisi kutub ekliptika utara saat ini, kurang dari 1⁄10 dari 45 menit busur antara Polaris dan lokasi sumbu rotasi utara Bumi saat ini. Objek ini merupakan penanda yang praktis dan akurat untuk sumbu rotasi ekliptika Bumi yang dikelilingi oleh perputaran Kutub Utara langit. Objek ini juga merupakan penanda yang baik untuk sumbu "invarian" Tata Surya yang berada di dekatnya, yang merupakan pusat dari lingkaran yang dibentuk di langit oleh kutub utara setiap planet, serta kutub utara dari setiap orbit planet. Karena pergerakan kutub ekliptika di langit sangat lambat dibandingkan dengan pergerakan kutub utara Bumi, posisinya sebagai penanda kutub ekliptika pada dasarnya bersifat permanen dalam skala waktu sejarah manusia, berbeda dengan bintang kutub yang berganti setiap beberapa ribu tahun sekali.

Pengamatan menunjukkan bahwa nebulositas terang memiliki suhu antara 7000 dan 9000 K, dengan kerapatan rata-rata sekitar 5000 partikel per sentimeter kubik.^[6] Halo bagian luarnya memiliki suhu yang lebih tinggi, yaitu sekitar 15.000 K, tetapi dengan kerapatan yang jauh lebih rendah.^[7] Kecepatan angin bintang yang cepat adalah sekitar 1900 km/s, di mana analisis spektroskopi menunjukkan bahwa laju kehilangan massa rata-rata saat ini adalah 3,2×10⁻⁷ massa matahari per tahun, atau setara dengan dua puluh triliun ton per detik (20 Eg/s).^[6]

Suhu permukaan untuk PNN pusat adalah sekitar 80.000 K, dengan tingkat kecemerlangan 10.000 kali lipat dibandingkan matahari. Klasifikasi bintangnya adalah bintang tipe O7 + [WR].^[6] Perhitungan menunjukkan bahwa PNN tersebut bermassa lebih dari satu massa matahari, dari massa awal teoretis sebesar 5 massa matahari.^[8] Bintang Wolf–Rayet pusat memiliki jari-jari 0.65 R_☉ (452.000 km).^[9] Menurut beberapa sumber, Nebula Mata Kucing terletak sekitar tiga ribu tahun cahaya dari Bumi.^[10]

Pengamatan

Nebula Mata Kucing adalah nebula planet pertama yang diamati menggunakan spektroskop oleh William Huggins pada tanggal 29 Agustus 1864.^[11][12] Pengamatan Huggins menyibak bahwa spektrum nebula tersebut tidak kontinu dan terdiri dari beberapa garis emisi yang terang, yang menjadi indikasi awal bahwa nebula planet terdiri dari gas terionisasi yang renggang. Pengamatan spektroskopi pada panjang gelombang ini digunakan untuk menentukan kelimpahan unsur,^[13] sementara citra pada panjang gelombang ini telah digunakan untuk menyibak struktur nebula yang rumit.^[14]

Pengamatan inframerah

Pengamatan NGC 6543 pada panjang gelombang inframerah jauh (sekitar 60 μm) menyibak keberadaan debu antarbintang bersuhu rendah. Debu tersebut diyakini terbentuk selama fase-fase terakhir dari kehidupan bintang progenitornya. Debu ini menyerap cahaya dari bintang pusat dan memancarkannya kembali pada panjang gelombang inframerah. Spektrum dari emisi debu inframerah ini menunjukkan bahwa suhu debu tersebut adalah sekitar 85 K, sedangkan massa debunya diperkirakan sebesar 6,4×10⁻⁴ massa matahari.^[15]

Emisi inframerah juga menyibak keberadaan materi yang tidak terionisasi seperti hidrogen molekuler (H₂) dan argon. Pada banyak nebula planet, emisi molekuler berada di titik tertingginya pada jarak yang lebih jauh dari bintang, tempat di mana lebih banyak materi yang tidak terionisasi, tetapi emisi hidrogen molekuler pada NGC 6543 tampaknya terlihat terang di tepi bagian dalam dari halo luarnya. Hal ini mungkin disebabkan oleh gelombang kejut yang mengeksitasi H₂ saat ejekta yang bergerak dengan kecepatan berbeda saling bertabrakan. Penampilan keseluruhan dari Nebula Mata Kucing dalam spektrum inframerah (panjang gelombang 2–8 μm) serupa dengan penampilannya pada cahaya tampak.^[16]

Pengamatan optik dan ultraviolet

Citra Teleskop Luar Angkasa Hubble yang ditampilkan di sini menggunakan warna semu yang dirancang untuk menyoroti wilayah dengan tingkat ionisasi tinggi dan rendah. Tiga citra diambil menggunakan filter yang mengisolasi cahaya yang dipancarkan oleh hidrogen terionisasi tunggal pada 656,3 nm, nitrogen terionisasi tunggal pada 658,4 nm, dan oksigen terionisasi ganda pada 500,7 nm. Citra-citra tersebut masing-masing digabungkan sebagai saluran warna merah, hijau, dan biru, meskipun warna aslinya berturut-turut adalah merah, merah, dan hijau. Citra ini menyibak keberadaan dua "tudung" dari materi yang kurang terionisasi di tepi nebula.^[17]

Pengamatan sinar-X

Pada tahun 2001, pengamatan pada panjang gelombang sinar-X oleh Observatorium Sinar-X Chandra menyibak keberadaan gas yang sangat panas di dalam NGC 6543 dengan suhu sebesar 1,7×10⁶ K.^[18] Gas yang sangat panas tersebut diperkirakan merupakan hasil dari interaksi hebat antara angin bintang yang cepat dan materi yang dilontarkan sebelumnya. Interaksi ini telah membentuk rongga pada gelembung bagian dalam nebula.^[14] Pengamatan Chandra juga menyibak adanya sumber titik pada posisi bintang pusat. Spektrum dari sumber ini meluas hingga ke bagian keras dari spektrum sinar-X, yaitu sebesar 0,5–1,0 keV. Sebuah bintang dengan suhu fotosfer sekitar 100.000 K diperkirakan tidak akan memancarkan sinar-X keras dengan kuat, sehingga keberadaannya menjadi semacam misteri. Hal ini mungkin mengindikasikan keberadaan cakram akresi bersuhu tinggi di dalam sistem bintang ganda.^[19] Data sinar-X keras ini tetap menarik perhatian lebih dari sepuluh tahun kemudian: Nebula Mata Kucing dimasukkan ke dalam survei Chandra tahun 2012 terhadap 21 bintang pusat nebula planet (CSPNe - central stars of planetary nebulae) di lingkungan matahari yang menemukan: "Semua kecuali satu dari sumber titik sinar-X yang terdeteksi pada CSPNe menunjukkan spektrum sinar-X yang lebih keras daripada yang diperkirakan dari fotosfer bintang pusat yang panas (~100.000 K), yang kemungkinan mengindikasikan tingginya frekuensi keberadaan bintang pendamping (biner) pada CSPNe. Penjelasan potensial lainnya mencakup angin yang mengalami guncangan mandiri atau jatuhnya kembali massa nebula planet."^[20]

Jarak

Jarak nebula planet seperti NGC 6543 umumnya sangat tidak akurat dan tidak diketahui dengan baik.^[21] Beberapa pengamatan Teleskop Luar Angkasa Hubble terbaru terhadap NGC 6543 yang diambil dengan selang waktu beberapa tahun menentukan jaraknya dari laju ekspansi sudut sebesar 3,457 milidetik busur per tahun. Dengan asumsi kecepatan ekspansi sepanjang garis pandang sebesar 16,4 km·s⁻¹, ini menyiratkan bahwa jarak NGC 6543 adalah 1001±269 parsek (3×10¹⁹ k atau 3300 tahun cahaya) dari Bumi.^[22] Beberapa referensi jarak lainnya, seperti yang dikutip dalam SIMBAD pada tahun 2014 berdasarkan Stanghellini, L., et al. (2008), menunjukkan bahwa jaraknya adalah 1623 parsek (5300 tahun cahaya).^[23]

Umur

Ekspansi sudut dari nebula ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan umurnya. Jika nebula ini telah berekspansi dengan laju konstan sebesar 10 milidetik busur per tahun, maka akan dibutuhkan waktu 1000 ± 260 tahun untuk mencapai diameter sebesar 20 detik busur. Ini mungkin merupakan batas atas bagi umurnya karena materi yang dilontarkan akan melambat saat bertumbukan dengan materi yang dilontarkan oleh bintang pada tahap-tahap evolusi sebelumnya, serta dengan medium antarbintang.^[22]

Komposisi

Seperti sebagian besar objek astronomi, NGC 6543 sebagian besar terdiri dari hidrogen dan helium dengan unsur-unsur yang lebih berat hadir dalam jumlah kecil. Komposisi pastinya dapat ditentukan melalui studi spektroskopi. Kelimpahan unsur umumnya dinyatakan relatif terhadap hidrogen, unsur yang paling melimpah.^[7]

Berbagai studi umumnya menemukan nilai yang bervariasi untuk kelimpahan unsur. Hal ini sering kali terjadi karena spektrograf yang terpasang pada teleskop tidak mengumpulkan seluruh cahaya dari objek yang sedang diamati, melainkan mengumpulkan cahaya dari celah atau tingkap kecil. Oleh karena itu, pengamatan yang berbeda kemungkinan mengambil sampel dari bagian nebula yang berbeda pula.

Meskipun demikian, hasil untuk NGC 6543 secara garis besar menyepakati bahwa, relatif terhadap hidrogen, kelimpahan helium adalah sekitar 0,12, kelimpahan karbon dan nitrogen masing-masing sekitar 3×10⁻⁴, dan kelimpahan oksigen sekitar 7×10⁻⁴.^[13] Ini merupakan kelimpahan yang cukup umum untuk nebula planet, dengan kelimpahan karbon, nitrogen, dan oksigen yang semuanya lebih besar daripada nilai yang ditemukan pada matahari, akibat efek nukleosintesis yang memperkaya atmosfer bintang dengan unsur-unsur berat sebelum dilontarkan sebagai nebula planet.^[24]

Analisis spektroskopi mendalam terhadap NGC 6543 dapat mengindikasikan bahwa nebula ini mengandung sejumlah kecil materi yang sangat kaya akan unsur-unsur berat.^[13]

Kinematika dan morfologi

Secara struktur, Nebula Mata Kucing merupakan nebula yang sangat kompleks, dan mekanisme-mekanisme yang memicu morfologinya belum dipahami dengan baik.^[14] Bagian terang di pusat nebula terdiri dari gelembung dalam yang memanjang (elips dalam) yang terisi oleh gas panas. Gelembung ini, pada gilirannya, bersarang di dalam sepasang gelembung sferis yang lebih besar yang menyatu di sepanjang bagian tengahnya. Bagian tengah tersebut terlihat sebagai elips kedua yang lebih besar dan terletak tegak lurus terhadap gelembung yang berisi gas panas.^[25]

Struktur dari bagian terang nebula ini terutama disebabkan oleh interaksi antara angin bintang cepat yang dipancarkan oleh PNN pusat dengan materi tampak yang dilontarkan selama pembentukan nebula. Interaksi ini menyebabkan emisi sinar-X yang telah dibahas di atas. Angin bintang tersebut, yang berembus dengan kecepatan mencapai 1900 km/s, telah 'membentuk rongga' pada gelembung bagian dalam nebula dan tampaknya telah memecahkan gelembung tersebut di kedua ujungnya.^[14]

Diduga pula bahwa bintang PNN dengan kelas spektrum WR:+O7 di pusat nebula ini, yaitu HD 164963 / BD +66 1066 / PPM 20679,^[1] mungkin dihasilkan oleh sistem bintang ganda.^[1] Keberadaan cakram akresi yang disebabkan oleh transfer massa di antara kedua komponen sistem tersebut dapat memicu kemunculan jet astronomis yang akan berinteraksi dengan materi yang dilontarkan sebelumnya. Seiring berjalannya waktu, arah jet tersebut akan bervariasi akibat presesi.^[26][27]

Di luar bagian dalam nebula yang terang, terdapat serangkaian cincin konsentris yang diperkirakan telah dilontarkan sebelum pembentukan nebula planet, yaitu ketika bintang tersebut berada dalam cabang raksasa asimtotik pada diagram Hertzsprung–Russell. Cincin-cincin ini berjarak sangat merata, yang menunjukkan bahwa mekanisme yang bertanggung jawab atas pembentukannya melontarkan cincin-cincin tersebut pada interval yang sangat teratur dan dengan kecepatan yang sangat serupa.^[5] Massa total dari cincin-cincin tersebut adalah sekitar 0,1 massa matahari.^[28] Pulsasi yang membentuk cincin-cincin tersebut kemungkinan dimulai 15.000 tahun yang lalu dan berhenti sekitar 1.000 tahun yang lalu, ketika pembentukan bagian pusat yang terang dimulai.^[29]

Lebih jauh lagi, sebuah halo samar yang besar membentang hingga jarak yang jauh dari bintang tersebut. Halo ini juga terbentuk mendahului pembentukan nebula utama. Massa halo tersebut diperkirakan sebesar 0,26–0,92 massa matahari.^[28]

Catatan

Referensi

Sumber yang dikutip

Pranala luar

• Peluncuran Nebula Mata Kucing di ESA/Hubble Diarsipkan 11 Maret 2009 di Wayback Machine.
• Gambar Nebula Mata Kucing di ESA/Hubble
• Album Foto Observatorium Sinar-X Chandra: NGC 6543
• Astronomy Picture of the Day
  • Nebula Mata Kucing 31 Oktober 1999
  • Halo dari Nebula Mata Kucing 9 Mei 2010
  • Nebula Mata Kucing 3 Juli 2016
• Hubble Probes the Complex History of a Dying Star—Artikel HubbleSite tentang Nebula Mata Kucing.
• NGC6543 The Cats Eye Nebula
• Hubble's Color Toolbox: Cat's Eye Nebula—Artikel ini menunjukkan proses komposit gambar yang digunakan untuk menghasilkan gambar nebula.
• Nebula Mata Kucing di WikiSky: DSS2, SDSS, GALEX, IRAS, Hidrogen α, X-Ray, Astrophoto, Peta langit, Artikel dan gambar
• Cat's Eye Nebula at Constellation Guide

Koordinat: 17^h 58^m 33.423^s, +66° 37′ 59.52″

• SEDS – NGC 6543