La Nebulosa Planetaria a Spirale, conosciuta con la designazione NGC 5189, si trova a una distanza stimata di circa 1.780 – 3.000 anni luce nella costellazione meridionale della Musca (la Mosca). Con una magnitudine apparente di 8.2 e dimensioni di 90 x 62 archi secondi, è stata catalogata nel Nuovo Catalogo Generale. Questo oggetto celeste ha ricevuto il soprannome di Nebulosa Planetaria a Spirale per la sua peculiare forma a S osservabile attraverso un telescopio, che ricorda le galassie a spirale barrate. La morfologia di questa nebulosa ha affascinato gli astronomi per secoli. Un decennio dopo la sua scoperta, l’astronomo inglese John Herschel osservò NGC 5189 con un riflettore da 18 pollici e la descrisse come un “oggetto molto strano” con un “asse centrale leggermente curvato”, notando la presenza di “due masse più luminose del resto” e realizzando un disegno che evidenziava la forma a S della nebulosa.

Nebulosa Planetaria a Spirale (NGC 5189), immagine concessa da: Judy Schmidt (CC BY 2.0) Le nebulose planetarie sono gusci di gas ionizzati e ricchi di idrogeno che si formano quando una stella simile al Sole esce dalla sequenza principale e diventa una gigante rossa nel ramo delle giganti asintotiche. Durante le fasi finali del suo ciclo vitale, la stella espelle materiale, la cui luce ultravioletta illumina la nebulosa circostante. Come tutti gli oggetti di questo tipo, NGC 5189 rappresenta una tappa breve e finale nella vita di una stella di media grandezza. Al raggiungimento della fase di gigante asintotica, la stella in invecchiamento inizia a perdere materia a un ritmo accelerato. Una volta esaurito il combustibile nel suo nucleo, espelle il suo involucro gassoso esterno. Il nucleo residuo illumina la nube di materiale espulso, dando vita a una nebulosa luminosa. La complessità della struttura delle nubi gassose che si espandono riflette il processo di perdita di massa della stella centrale. È importante sottolineare che le nebulose planetarie non hanno nulla a che fare con i pianeti; il termine si riferisce alla forma rotonda e alla colorazione verde o blu degli oggetti, che ricorda i pianeti Urano e Nettuno osservati attraverso i telescopi. L’astronomo inglese di origine tedesca William Herschel potrebbe essere stato il primo a utilizzare questo termine negli anni ’80 del 1700. Sebbene sia un nome inappropriato, il termine è rimasto in uso fino ad oggi. La forma a S rovesciata e i modelli spirali rendono NGC 5189 un esempio peculiare di nebulosa planetaria. La nube di gas presenta una struttura nodosa e filamentosa, creata da due strutture concentriche che si espandono in direzioni diverse. Si ritiene che i diversi lobi siano il risultato di episodi di perdita di massa della stella progenitrice.

NGC 5189 fotografata al Gemini Sud. NGC 5189, una nebulosa planetaria dall’aspetto caotico situata a circa 550 parsec (1.800 anni luce) nella costellazione meridionale della Musca, appare come una nube di gas luminescente a forma di parallelogramma. L’immagine GMOS di questa nebulosa mostra strisce lunghe di gas, nubi di polvere luminosa e nodi cometari che puntano lontano dalla stella centrale. Il suo aspetto disordinato suggerisce azioni straordinarie nel cuore di questa nebulosa planetaria. Crediti immagine: International Gemini Observatory, U.S. National Science Foundation National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NSF NOIRLab) (CC BY 4.0). La struttura luminosa ad anello che si avvolge attraverso la nebulosa è composta da nodi cometari e filamenti radiali, normalmente prodotti dai venti stellari e dalla radiazione della stella centrale. Sebbene appaiano piccoli nelle immagini di Hubble, ciascun nodo è comparabile in dimensioni con il nostro sistema solare. La stella centrale della Nebulosa Planetaria a Spirale fa parte di un sistema binario, il che spiega la struttura quadrupolare della nebulosa. La presenza di una stella compagna ha influenzato il modello di espulsione di massa, creando forme e strutture complesse nella nebulosa in espansione. Uno studio del 2017 ha suggerito che gli involucri a bassa ionizzazione della nebulosa potrebbero essere il risultato dell’evoluzione di un sistema di stelle binarie o triple. La stella centrale è una rara stella Wolf-Rayet a bassa massa con una massa stimata di 0.596 masse solari. Questa stella priva di idrogeno è catalogata come WD 1330-657 e HD 117622, e ha una compagna nana bianca in un’orbita di 4,04 giorni. La stella progenitrice ha un tipo spettrale [WO1], il che indica che lo spettro della stella imita la sequenza del carbonio delle massive stelle Wolf-Rayet. Con una temperatura di circa 165.000 K, è una delle stelle centrali di nebulose planetarie (CSPNs) più calde conosciute. La Nebulosa Planetaria a Spirale contiene molteplici flussi puntiformi simmetrici (nodi) e ansae, strutture brillanti che tipicamente compaiono lungo l’asse lungo delle nebulose planetarie. Le ansae sono masse dense di gas che si formano nelle prime fasi evolutive delle nebulose planetarie, insieme a getti. Molte nebulose planetarie presentano ansae su entrambi i lati; esempi luminosi includono la Nebulosa di Saturno (NGC 7009) nella costellazione dell’Acquario, la Nebulosa dell’Occhio di Gatto (NGC 6543) in Draco, la Nebulosa Planetaria Lampeggiante (NGC 6826) in Cigno, e la Nebulosa Fantasma di Giove (NGC 4242) in Idra. Tuttavia, la Nebulosa Planetaria a Spirale possiede più di una coppia di ansae. Uno studio del 1983 ha trovato evidenze della presenza di almeno cinque ansae nella nebulosa, indicando che la stella centrale è effettivamente un sistema binario. Uno studio del 2017 ha utilizzato immagini ottenute con il Telescopio Spaziale Hubble e la Wide Field Camera 3 (WFC3) nel 2012 per esaminare la morfologia della regione centrale della nebulosa. Gli astronomi hanno scoperto che l’interno di 0.2 parsec intorno al sistema binario era stato prodotto in un’esplosione più recente della stella centrale nella fase post-AGB. Hanno trovato due involucri a bassa ionizzazione entro 55 archi secondi dalla stella progenitrice, circondati da gas altamente ionizzato. Nel 2019, osservazioni con il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA hanno rivelato che la nebulosa conteneva una bolla calda arricchita di carbonio che emette raggi X, proponendo che l’origine dell’emissione X fosse associata alla stella centrale diventata ricca di carbonio a causa di un impulso termico molto tardivo. A causa dell’eruzione, ha sviluppato un vento stellare molto veloce e ricco di carbonio che potenzia l’emissione di raggi X rilevata quando incontra il materiale nebuloso. Questi episodi di rinascita non sono inusuali nelle stelle post-AGB. Circa un quarto delle stelle post-AGB sperimenta un impulso termico molto tardivo, quando l’elio si riaccende e le stelle ritornano nel ramo delle giganti asintotiche. Tuttavia, questi episodi durano solo circa 200 anni prima che le stelle inizino a evolversi nuovamente in nane bianche.

Il Telescopio Spaziale Hubble della NASA/ESA celebra le festività con un’immagine sorprendente della nebulosa planetaria NGC 5189. La struttura intricata dell’eruzione stellare appare come un nastro gigante e colorato nello spazio. Crediti immagine: NASA, ESA e Hubble Heritage Team (STScI/AURA) (PD)

Fatti

La Nebulosa Planetaria a Spirale è stata scoperta dall’astronomo scozzese James Dunlop il 1° luglio 1826. Dunlop individuò la nebulosa con un riflettore da 9 pollici a Paramatta, New South Wales, Australia. Catalogò l’oggetto come Δ252. Fino agli anni ’60, si credeva che NGC 5189 fosse una brillante nebulosa a emissione. Nel 1918, Campbell e Moore credettero addirittura che facesse parte di un gruppo di tre nebulose e non un singolo oggetto atipico. Nel 1967, l’astronomo americano Karl Gordon Henize fu il primo a descrivere NGC 5189 come una nebulosa quasi planetaria dopo aver esaminato il suo spettro. La compagna binaria eluse gli astronomi fino al 2015, quando le osservazioni effettuate con lo Spettroscopio Robert Stobie (RSS) sul Southern African Large Telescope (SALT) di 9.2 metri detectarono una compagna nana bianca alla stella centrale Wolf-Rayet. Gli scienziati hanno derivato una massa fino a 0.5 masse solari o 0.84 masse solari, a seconda dell’inclinazione del sistema, e hanno trovato un periodo orbitale di 4.04 giorni per il binario.

NGC 5189 è una nebulosa planetaria con un tocco orientale. Il suo aspetto ricorda un drago cinese, e questi fuochi d’artificio cosmici rossi e verdi rappresentano il canto del cigno di una stella evoluta. Alla fine della sua vita, una stella con una massa inferiore a otto volte quella del Sole espelle i suoi strati esterni, dando origine a una nebulosa planetaria. Alcuni di questi puffballs stellari sono quasi rotondi, somigliando a enormi bolle di sapone o pianeti giganti (da cui il nome), ma altri, come NGC 5189, presentano strutture più intricate. In particolare, questa nebulosa planetaria presenta un curioso profilo a forma di “S”, con una barra centrale che è molto probabilmente la proiezione di un anello interno di gas espulso dalla stella, osservato di taglio. I dettagli dei processi fisici che producono una simile simmetria complessa a partire da una semplice stella sferica sono ancora oggetto di dibattito astronomico. Una possibilità è che la stella abbia un compagno molto vicino. Nel tempo, le orbite possono deviare a causa della precessione e questa può risultare nelle curve complesse visibili ai lati opposti della stella in questa immagine. Questa immagine è stata scattata con il Telescopio New Technology presso l’Osservatorio La Silla dell’ESO in Cile, utilizzando lo strumento EMMI, ora dismesso. È una combinazione di esposizioni effettuate con diversi filtri a banda ristretta, ciascuno progettato per catturare solo la luce emessa dal bagliore di un dato elemento chimico, ovvero idrogeno, ossigeno e azoto. Crediti immagine: ESO (CC BY 4.0)

Posizione

La Nebulosa Planetaria a Spirale si trova nella regione della Croce del Sud e dei Puntatori del Sud. Le stelle brillanti di Crux e Centaurus ne facilitano notevolmente la localizzazione. La nebulosa appare all’intersezione delle linee immaginarie che connettono Rigil Kentaurus (Alfa Centauri) e Beta Muscae, e Hadar (Beta Centauri) e Gamma Muscae. La figura costellazionale della Musca si estende lungo la linea prolungata attraverso la Croce del Sud. Alfa, Beta e Gamma Muscae hanno magnitudini apparenti rispettivamente di 2.69, 3.05 e 3.87, e sono facilmente visibili da aree con scarsa inquinamento luminoso.

La posizione della Nebulosa Planetaria a Spirale (NGC 5189), immagine: Stellarium Nonostante le sue dimensioni relativamente grandi e brillanti sulla carta, NGC 5189 ha una bassa luminosità superficiale e appare più fioca di quanto suggerirebbe la sua magnitudine apparente quando osservata con un piccolo telescopio. La nebulosa può essere avvistata in un rifrattore da 4 pollici in buone condizioni. Tuttavia, è meglio visibile con telescopi più grandi, che rivelano le curve a forma di S e la struttura intricata attorno all’asse lungo. Con una declinazione di -66°, NGC 5189 è visibile da località a sud della latitudine 23° N, ma non si eleva mai molto sopra l’orizzonte per gli osservatori nell’emisfero settentrionale. Il periodo migliore dell’anno per osservare la Nebulosa Planetaria a Spirale e altri oggetti del cielo profondo nella Musca è durante il mese di maggio, quando la costellazione appare più alta sull’orizzonte nella prima serata.