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Nebulosa Occhio di Gatto

La Nebulosa Occhio di Gatto (conosciuta anche con i numeri di catalogo NGC 6543 e C 6) è una nebulosa planetaria visibile nella costellazione boreale del Dragone.

Scoperta da William Herschel il 15 febbraio 1786, fu la prima nebulosa planetaria il cui spettro venne analizzato, ad opera dall’astronomo amatoriale inglese William Huggins nel 1864.

La nebulosa planetaria è stata studiata approfonditamente nel corso degli anni; è relativamente brillante, possiede una magnitudine apparente pari a 9,8 e un’alta luminosità superficiale, sebbene le sue dimensioni apparenti siano piuttosto ridotte.

Strutturalmente è una tra le più complesse nebulose attualmente conosciute: le immagini ad alta definizione fornite dal telescopio spaziale Hubble hanno infatti rivelato ampi getti di materia e numerose strutture a forma di arco. Recenti studi hanno portato alla luce alcuni misteri riguardanti l’intricata struttura di questa nebulosa, che potrebbe essere in parte causata dalle emissioni di materia provenienti da una stella binaria situata nella regione centrale. Non ci sono però ancora evidenze empiriche che attestino ciò. Altro mistero tuttora senza spiegazione sono le grandi discrepanze tra le quantità degli elementi chimici ottenute tramite l’utilizzo di diversi sistemi di misurazione.

Osservazione amatoriale

L'area di cielo attorno al polo nord dell'eclittica; la nebulosa si trova esattamente nel punto indicato dall'intersezione delle varie linee rosse. La stella luminosa in basso è Vega, quella in basso a sinistra Deneb e in alto la Stella Polare
L’area di cielo attorno al polo nord dell’eclittica; la nebulosa si trova esattamente nel punto indicato dall’intersezione delle varie linee rosse. La stella luminosa in basso è Vega, quella in basso a sinistra Deneb e in alto la Stella Polare

La nebulosa è osservabile in direzione del polo nord eclittico ad una ascensione retta 17h 58m 33,423s e una declinazione +66° 37′ 59,52″,. Questa alta declinazione le permette di essere facilmente osservabile da tutto l’emisfero boreale. Interessante notare come questa nebulosa non sia mai osservabile allo zenit in un cielo notturno, proprio a causa della sua posizione. Inoltre, questa posizione fa sì che la nebulosa mantenga sempre la stessa declinazione durante tutte le epoche precessionali.

Essendo di dimensioni apparenti molto ridotte, diventa visibile solo con un telescopio di media potenza, a partire dai 120-150mm di apertura. Reperire l’esatta posizione in cielo non presenta grosse difficoltà, trovandosi quasi esattamente 4,5° ad est della stella ζ Draconi, un astro di terza grandezza. In un telescopio amatoriale da 120mm si presenta come un minuto disco chiaro, privo di particolari. Notevoli dettagli si possono osservare solo con un oculare da 450x e telescopi da 350mm.

Distanza

Negli ultimi anni le osservazioni effettuate tramite il Telescopio Spaziale Hubble hanno permesso di migliorare l’accuratezza di queste stime. Partendo dal presupposto che tutte le nebulose planetarie si espandono, osservare a distanza di alcuni anni con alta risoluzione angolare l’oggetto permette di misurarne la velocità angolare di espansione. Tale espansione è generalmente molto piccola, si parla di pochi millisecondi di arco ogni anno. Le osservazioni effettuate tramite spettroscopio permettono di misurare invece la velocità di espansione basandosi sull’effetto Doppler. Combinando così le misurazioni scaturite da questi due metodi si può giungere ad una corretta stima della distanza.

Morfologia

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Immagine di NGC 6543 processata per rivelare gli anelli concentrici che circondano il nucleo centrale. Sono anche visibili i getti polari forse dovuti alla presenza di una stella binaria

La Nebulosa Occhio di Gatto è strutturalmente molto complessa e i meccanismi che hanno portato a questa complicata morfologia non sono ancora del tutto noti. La struttura di gas in espansione è costituita da un anello equatoriale e da due lobi polari con caratteristiche condensazioni lineari ai margini; inoltre, all’interno, si osserva un fronte ellittico in rapida espansione che con l’impatto dei gas emessi in precedenza emette raggi X.

Oltre a ciò, si è portati a ritenere anche che la stella centrale sia in realtà una stella binaria. L’esistenza di un disco di accrescimento causato dal trasferimento di massa tra le due componenti del sistema può aver generato i getti polari che interagiscono con la materia espulsa precedentemente. Nel tempo la direzione dei getti polari può variare a causa della precessione.

Età

La velocità di espansione angolare può anche essere utilizzata per stimare l’età della nebulosa che potrebbe essersi formata circa 1.000 anni fa. Se così fosse, la nebulosa sarebbe una delle più giovani finora conosciute.

Composizione

Nebulosa Occhio di Gatto
Una delle prime immagini della Nebulosa Occhio di Gatto ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble

Come la maggior parte degli oggetti astronomici, NGC 6543 è formata soprattutto da idrogeno ed elio con gli elementi più pesanti presenti in minori quantità. L’esatta composizione può essere determinata attraverso analisi spettroscopiche. L’abbondanza degli elementi viene solitamente espressa in relazione all’idrogeno, che è l’elemento principale.

Studi diversi generano spesso misurazioni differenti, poiché gli spettroscopi collegati ai telescopi spesso non catturano tutta la luce generata dall’oggetto che si sta studiando oppure perché vengono studiate parti diverse dello stesso oggetto. Ad ogni modo i risultati per NGC 6543 sono largamente accettati e forniscono un’abbondanza, in relazione all’idrogeno, di elio di circa 0,12; carbonio e azoto sono entrambi a 3×10−4, mentre l’abbondanza di ossigeno invece è di 7×10−4. Sono i tipici valori di una nebulosa planetaria con abbondanza di carbonio, azoto e ossigeno molto più ampia dei valori riscontrabili nell’osservazione del nostro Sole, dovuti al processo di nucleosintesi che arricchisce l’atmosfera stellare di elementi pesanti prima che siano espulsi nella formazione della nebulosa planetaria.

Dinamiche

Le dinamiche di questa nebulosa, come la sua morfologia, presentano diverse particolarità; i due filamenti ellittici incrociati della nebulosa, osservati nella banda dell’idrogeno alfa, sembrano espandersi alla velocità di circa 20 km/s−1 attraverso un mezzo interstellare relativamente quieto. Agli estremi nord e sud della nebulosa vi sono due lobi brillanti a bassa velocità, composti da elementi fortemente ionizzati, mentre tutt’attorno alla nebulosa, nel debole alone, si trovano due “code” la cui velocità è stimata sui 25–30 km/s−1.

Il vento stellare della stella centrale sembra interagire idrodinamicamente con il gas espulso dalla stella stessa durante la fase di gigante rossa, creando così i due lobi lungo l’asse ortogonale della nebulosa, che quindi avrebbe le caratteristiche di una nebulosa bipolare.