Туманность Хобот Слона (IC 1396A): как устроен один из самых узнаваемых объектов северного неба

В первую неделю сентября телескоп был направлен в сторону созвездия Цефея, чтобы запечатлеть IC 1396A, более известную как туманность Хобот Слона. Тёмная, извилистая колонна, проходящая через центр кадра, — это плотный тяж холодного молекулярного газа и пыли длиной около 25 световых лет, находящийся внутри гораздо более крупной эмиссионной туманности IC 1396. Сама IC 1396 — одна из крупнейших эмиссионных туманностей северного неба, примерно 3 градуса в поперечнике, что при расстоянии около 2400 световых лет от Земли даёт реальный размер около 100 световых лет. Для масштаба: 3 градуса — это примерно шесть полных лун, выстроенных рядом.

Вся область подсвечена HD 206267A — массивной горячей звездой спектрального класса O, главным компонентом кратной системы HD 206267, расположенной возле центра IC 1396. Везде, куда доходит звёздный свет, он ионизирует окружающий водород и заставляет его светиться. Сам хобот сохраняется потому, что в настоящее время он достаточно плотен, чтобы защитить своё внутреннее содержимое от этой атаки.

Цвет в узкополосных изображениях вроде этого — не строго художественная вольность, а отображение того, какие атомы возбуждаются и как. Доминируют две эмиссионные линии: водород-альфа (H-alpha) на 656,3 нанометра и дважды ионизированный кислород (OIII) около 500,7 нанометра. Длины волн вне этих эмиссионных линий обычно отсекаются узкополосным фильтром Optolong L-eNhance, так что оставшиеся H-alpha и OIII можно отобразить в палитру Хаббла SHO. Optolong L-eNhance не пропускает серу II через свой фильтр, поэтому в кадре отсутствует часть спектра истинной палитры SHO. Утилита Foraxx в PixInsight синтезирует эту длину волны, создавая знакомую палитру Хаббла.

Там, где ультрафиолетовое излучение HD 206267A активно срывает электроны с атомов водорода, появляется яркий окантованный край. Вдоль этого фронта ионизации его подсвечивают два разных процесса: захваченные электроны каскадом спускаются по энергетическим уровням водорода, производя свет H-alpha, а свободные электроны сталкиваются с ионами кислорода и переводят их в возбуждённое состояние, которое распадается с излучением света OIII. За этим фронтом, в затенённом ядре хобота, газ нейтрален, холоден и тёмен, потому что плотная пыль блокирует прохождение излучения.

Вот почему хобот имеет такой поразительный двухчастный вид: светящаяся, резко очерченная «голова», обращённая к ионизирующей звезде, и длинный тёмный пылевой «хвост», тянущийся от неё. Сама форма — видимая запись того, какая сторона находится под бомбардировкой.

Читая о туманности Хобот Слона, можно узнать, что то же излучение и звёздный ветер, сжимающие и разрушающие хобот снаружи, также вызывают образование новых звёзд внутри него через механизм, называемый радиационно-управляемым имплозивом (radiation-driven implosion, RDI). Когда фронт ионизации вдавливается в облако, он сжимает карманы газа перед собой выше порога, необходимого для гравитационного коллапса, по сути выдавливая новые звёзды в существование как побочный продукт уничтожения их родительского облака. Хобот — не статичная форма. Это структура, которую активно поглощают снаружи, пока внутри она производит собственное поколение звёзд.