Nebulose Planetarie

UN APPROFONDIMENTO NON SOLO DAL PUNTO DI VISTA OSSERVATIVO SU QUESTA CATEGORIA DI OGGETTI DEL PROFONDO CIELO

Circolo Astrofili Polaris

Introduzione
Molte nebulose planetarie, osservate visualmente, possono apparire, a prima vista, come dei dischetti. In realtà molte di esse, se osservate attentamente, possono rivelare particolari interessanti, ad esempio gusci concentrici, zone a differente luminosità, cavità attorno alla stella centrale, lobi meno luminosi, ma anche assumere forme molto particolari e bizzarre. Tutto ciò fa in modo che esse costituiscano un tipo di oggetto di profondo cielo assai interessante, sia per gli astrofili tanto visualisti quanto fotografi, sia per gli astronomi professionisti, in quanto il loro studio è utilissimo in materia di evoluzione stellare.

Nel presente approfondimento vengono analizzate, dal punto di vista osservativo e non solo, diverse nebulose, tratte sia dai cataloghi più famosi (Messier, NGC ed IC) sia da altri cataloghi meno conosciuti e dedicati esclusivamente alle planetarie. Si è ritenuto inoltre di fare la seguente, ed anche in parte personalissima, suddivisione in categorie, basata sull’osservazione visuale:

• visualmente facili
• visualmente meno facili
• visualmente difficili
• di piccole dimensioni apparenti

Che cosa è una nebulosa planetaria
Una nebulosa planetaria è il risultato delle ultime fasi della vita di una stella avente massa da 0,8 a 8 volte quella del sole. Quando una stella di queste dimensioni, nella sua fase di gigante rossa, raggiunge la fine della propria vita, espelle i suoi strati più esterni. Mentre la stella stessa si contrae divenendo in seguito una nana bianca, il gas espulso forma una nube attorno ad essa chiamata appunto nebulosa planetaria.

L’aggettivo “planetaria” deriva dal fatto che molte di queste nebulose, all’osservazione telescopica, prendono la forma di un dischetto ricordando appunto un pianeta.

La stella che ha espulso la nube di gas, chiamata generalmente “stella centrale”, è responsabile della produzione di energia che fa risplendere la planetaria. Il nucleo di questa stella, nella fase di contrazione, incrementa la sua temperatura e quando questa raggiunge un valore sufficiente, i gas precedentemente espulsi vengono ionizzati. All’inizio prevalgono ioni a basso potenziale di ionizzazione, come l’idrogeno che conferirà alla nebulosa un colore rossastro, ma successivamente compariranno anche l’ossigeno ionizzato 2 volte (OIII – colore verde) e l’elio (HeII).

In fine la stella centrale, rimpicciolita, non sarà più in grado di ionizzare uniformemente tutta la nebulosa, per cui, soprattutto negli strati più esterni, predomineranno ioni a basso potenziale di ionizzazione (idrogeno). E’ questa l’ultima fase della planetaria chiamata ricombinazione.

I gas della nebulosa sono destinati a dissolversi nello spazio interstellare, rimarrà così solo un nucleo contratto ad altissima temperatura chiamato nana bianca avente una massa tra le 0,5 e le 1,4 masse solari e dimensioni paragonabili a quelle della terra. Indicativamente una planetaria resta visibile (densità dei gas maggiore dello spazio interstellare) per 10000 anni, quindi un’inezia in confronto ai miliardi di anni della vita di una stella e ciò spiega la ragione per cui nella Galassia non siano numerosissime, (qualche migliaio), nonostante sia elevato il numero di stelle che termineranno in questo modo.

Anche il nostro Sole, secondo le attuali teorie dell’evoluzione stellare, dovrebbe evolversi in una gigante rossa e alla fine della propria vita generare una nebulosa planetaria.

Planetarie visulamente facili

M57 è sicuramente la più famosa planetaria dell’intera volta celeste. Oggetto facile anche in piccoli telescopi, in strumenti di medie dimensioni può rivelare interessanti particolari come cadute di luce e allungamenti dei bordi verso l’esterno. Inoltre si può notare che la parte centrale è meno scura del fondo cielo. La stella centrale non è di facile osservazione.
M57 è una planetaria non più giovane in quanto la sua stella centrale non è più in grado di ionizzare completamente tutti i gas. Strutturalmente si tratta di una planetaria bipolare in cui parte della materia è stata espulsa dalle zone polari della stella formando 2 lobi opposti. Siccome l’asse di questi lobi coincide più o meno con la nostra direzione di osservazione, ciò che noi vediamo è il toroide equatoriale che da a M57 la classica forma ad anello.

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Celebre planetaria molto osservata e fotografata dagli astrofili. Oggetto facile e luminoso.
A partire da strumenti di medie dimensioni, oltre al luminoso corpo a clessidra, si possono notare dei chiaroscuri in esso, la stella centrale e i 2 lobi più deboli opposti.
M27 al pari di M57 è una planetaria bipolare, ma a differenza della “nebulosa ad anello” l’asse polare è perpendicolare alla nostra direzione osservativa, per cui la parte più luminosa a clessidra rappresenta il toroide equatoriale, mentre le zone laterali visualmente più deboli sono i lobi polari. La planetaria inoltre sarebbe circondata all’esterno da un debole alone a forma di cometa; ciò indicherebbe che M27 abbia un elevato moto relativo che avverrebbe in una zona ad alta densità di polvere interstellare.

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Planetaria relativamente facile se si dispone di cieli sufficientemente scuri. Con strumenti medi il corpo centrale apparirà evidente e mostrerà una specie di “strozzatura” meno luminosa al centro. Aiutati da un filtro OIII si possono osservare anche i lobi più deboli.
M76 è il prototipo di planetaria bipolare, con la parte centrale più luminosa costituente il toroide equatoriale mentre le zone laterali più deboli sono i lobi polari. La stella centrale, che secondo studi recenti è una doppia molto stretta, è osservabile solo con grandi strumenti.

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Planetaria luminosa e facile. Con strumenti medi, osservando con attenzione, è possibile notare particolari come un guscio più esterno meno luminoso e una sorta di “cavità” attorno alla luminosa stella centrale. Si può tentare l’osservazione del nodo luminoso sull’alone esterno (IC 4677) solo con grandi telescopi.
La struttura di NGC 6543 è molto complessa e i meccanismi che l’hanno generata non sono ancora del tutto noti. E’ comunque costituita da un anello equatoriale e da 2 lobi polari. Si ritiene inoltre che la stella centrale sia una binaria e che il disco di accrescimento, causato dal trasferimento di materia tra le 2 componenti, può aver generato i lobi polari i quali sarebbero anche soggetti a cambiamenti di direzione.
L’alone più esterno che si vede nell’immagine di sinistra, è costituito dalla materia espulsa dalla stella centrale nella fase di gigante rossa e si estende per circa 6’ (3 a.l. nella realtà). Ha inoltre una densità minore rispetto al corpo principale. Anche i cerchi concentrici dell’immagine di destra si ritengono generati durante la fase di gigante rossa.

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Planetaria molto luminosa e facile alla portata anche di piccoli strumenti. Con strumenti di medie dimensioni si può notare la struttura a doppio guscio, con quello interno più luminoso e quello esterno dai i bordi sfumati, inoltre è possibile percepire una tinta bluastra. Nella parte centrale può apparire anche una zona scura quasi puntiforme.

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NGC 7009 è una planetaria assai celebre sia per la sua elevata luminosità, sia per la somiglianza con il pianeta Saturno. Sono infatti 2 propaggini esterne della nebulosa che richiamano gli anelli del famoso pianeta quando questi si presentano di taglio. Anche in piccoli strumenti questa planetaria è un bellissimo oggetto, tuttavia a partire dai 200mm possiamo individuare la struttura principale a 2 gusci: uno interno e uno esterno che ricopre il primo.
Per osservare le 2 propaggini esterne, sono forse necessari strumenti maggiori, cieli buoni e un filtro OIII.

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Altra planetaria celebre, NGC 2392 è un oggetto luminoso accessibile quindi anche a piccoli strumenti. Si presenta come un luminoso alone attorno ad una vistosa stella centrale, ma con strumenti di taglia media si è in grado di osservare la struttura a 2 gusci che risultano, anche visualmente, ben distinti tra di loro.
I numerosi studi condotti hanno determinato che si tratta di una nebulosa ellittica allungata verso la nostra direzione di visuale.

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Se la sua stella centrale risulta di difficile osservazione, in compenso questa planetaria si mostra visualmente molto luminosa. Attorno al corpo principale si osserva anche un alone più tenue ed è possibile percepire delle tinte azzurre.
NGC 7027 è stata molto studiata negli anni 90 con il telescopio spaziale “Hubble”. Grazie a questi studi si è scoperto che la planetaria è principalmente costituita da 2 involucri sovrapposti, di cui uno esterno di struttura bipolare e a bassa ionizzazione e uno interno ellittico più denso all’equatore e meno ai poli e fortemente ionizzato. Quest’ultimo sembra spingere verso la struttura più esterna. La planetaria è inoltre circondata da un alone con una struttura a gusci concentrici.

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L’aspetto curioso dell’osservazione di questa planetaria è che se ad alti ingrandimenti si fissa la luminosa stella centrale, la nebulosa sembra scomparire, mentre se si distoglie anche di pochissimo lo sguardo riappare all’istante. E’ comunque un oggetto facile e luminoso che in strumenti medi mostra tinte azzurre.
A livello strutturale è una planetaria ellittica costituita da 2 gusci concentrici, di cui quello interno rappresenta una sorta di fronte di impatto contro la potenza radiativa della stella centrale. Quest’ultima è ancora in fase di riscaldamento, infatti NGC 6826 è una planetaria giovane. All’estremità dell’asse maggiore vi sono 2 propaggini a basso livello di ionizzazione.

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All’osservazione visuale si tratta di un oggetto luminoso che in strumenti medi mostra un alone un po’ più debole attorno al corpo principale.
NGC 1535 è un tipo di planetaria ellittica a doppio guscio, di cui quello interno è più luminoso ed è inoltre il risultato del violento vento stellare che si diparte dalla stella centrale alla velocità di 2000 km/s.

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Visualmente si presenta molto simile a M57 e dovrebbe essere abbastanza facile in strumenti medi. Risponde bene, in termini di contrasto, con un filtro OIII. La stella centrale può essere tentata con strumenti superiori ai 500mm.
Oggetto visibile prospetticamente all’interno dell’ammasso aperto M46 ma che non ne fa parte. Si tratta di una planetatia alle ultime fasi della sua evoluzione: la stella centrale, avviata verso la sequenza delle nane bianche, non è più in grado di ionizzare uniformemente tutto il gas nebulare. La struttura della nebulosa dovrebbe essere di tipo bipolare e l’anello visibile dovrebbe essere il toroide equatoriale.

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In strumenti medi si presenta come un alone abbastanza vistoso nel quale si può percepire una caduta di luce, il tutto attorno ad una luminosa stella centrale.

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Oggetto anche per piccoli strumenti, in strumenti medi si presenta veramente luminosa e con dei dettagli.

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In strumenti medi si presenta luminosa e con una vistosa stella centrale, è solo angolarmente piccola e sotto i 90x non è facile distinguerla dalle stelle circostanti.

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Luminosa in strumenti medi, ma la stella centrale è probabilmente al di fuori anche della portata di quelli grandi.

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Planetarie visualmente meno facili

Specialmente a causa delle generose dimensioni apparenti, che le conferiscono una bassa luminosità superficiale, M97 non è un oggetto facile da osservare. Per poterla osservare con profitto è innanzitutto necessario disporre di un cielo in buone condizioni. La sfida osservativa consiste nel riuscire a scorgere le 2 zone scure che le danno il soprannome, cosa però non semplice per la quale è utilissimo un filtro OIII. Telescopi da 400mm possono mostrare anche delle “sfilacciature” sul bordo esterno e magari la stella centrale.

Secondo gli studi più recenti, i 2 cosiddetti “occhi” sarebbero 2 cavità opposte all’interno della densa bolla di gas costituente la planetaria e prodotte dal vento stellare della stella centrale.

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Anche se non è luminosissima questa planetaria è visualmente molto interessante. E’ di discrete dimensioni apparenti e in 200 mm appare come un ellisse nel quale si possono già notare zone a differente luminosità. Con le 2 stelle prospetticamente vicine ad essa, la sua osservazione è veramente bella. Oltre alla stella centrale se ne dovrebbe vedere un’altra proiettarsi quasi tangente al bordo dell’ellisse.

NGC 7008 è un oggetto poco studiato, tuttavia da alcune analisi sull’espansione dei gas, condotte negli anni 80, si presuppone che la struttura sia costituita da 2 ellissoidi coassiali, di cui il più interno particolarmente brillante. Inoltre alcune immagini specifiche a colori avrebbero mostrato una zona
a bassa ionizzazione, simile ad un debole anello, lungo l’asse minore dell’ellisse.

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Osservandola visualmente con strumenti medi, questa planetaria si presenta piccola, di forma ovale e abbastanza luminosa. Tuttavia è solo con strumenti grandi che è possibile notare che la sua forma ricorda quella della “Dumbbell”.

Immagini professionali hanno messo in luce una struttura bipolare con un toroide la cui forma ricorda proprio quello di M27 e che presenta dei chiaroscuri. Dette immagini hanno anche evidenziato dei deboli getti polari emessi dalla stella centrale perpendicolari al toroide.

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Anche se non si tratta di una planetaria molto luminosa, cielo permettendo, dovrebbe essere osservata abbastanza facilmente in strumenti di taglia media e sarà di aiuto un filtro OIII, con il quale i contorni della nebulosa saranno più nitidi. E’ possibile inoltre scorgere la stella centrale più altre proiettarsi sui bordi.

Su questa planetaria non sono stati ancora condotti studi completi, tuttavia dalle immagini amatoriali e professionali si può supporre che sia di tipo bipolare toroidale, con la zona ellittica al centro rappresentante il toroide e la parte esterna i lobi polari.

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Con strumenti medi risulta discretamente visibile anche se un po’ debole e dalla luminosità pressoché uniforme. Diventa un po’ più evidente con OIII. La stella centrale si osserva abbastanza facilmente. Con strumenti grandi è possibile intravedere qualche particolare in più e qualche variazione di luminosità.

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Con strumenti medi può risultare ancora un po’ debole a causa delle sue grandi dimensioni ang. Si riescono tuttavia ad osservare almeno 2 zone scure, al centro e al bordo. Guadagno con OIII. La stella centrale è una doppia la cui compagna di mag 14,3 è separata di soli 4”

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Con strumenti medi, sebbene debole, può far notare una caduta di luce al suo interno rendendola comunque interessante. La stella centrale non è di facile osservazione.

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Planetaria angolarmente piccola e non molto luminosa in un 200mm. Forzando gli ingrandimenti è possibile notare la forma più o meno rettangolare, inoltre una delle 2 estremità è meno luminosa.

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Anche questa nebulosa si presenta abbastanza debole. Si nota comunque la sua forma tondeggiante e una zona un po’ più scura all’interno.

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Anche se non luminosissima, NGC 2022 con strumenti medi è molto interessante in quanto si possono notare differenze di luminosità, specialmente rinforzi di luce alle estremità dell’asse maggiore (vedi sotto). Con filtro OIII aumenta il contrasto con il fondo cielo ma la luminosità dell’oggetto diviene uniforme.

La struttura di questa planetaria dovrebbe consistere in 2 ellissoidi coassiali, di cui quello esterno meno luminoso e quello interno più denso e più luminoso. Un’altra caratteristica interessante è la presenza di un “cordone” di materia lungo l’asse maggiore e che genere alle sue estremità 2 condensazioni luminose.

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Visualmente NGC 2371/2372 è molto interessante. Con strumenti medi appaiono 2 condensazioni luminose opposte immerse in una nebulosità comune e osservando con attenzione si può notare che una è più luminosa dell’altra.

Come si è visto, la struttura di questa nebulosa è costituita da 2 condensazioni luminose dalle quali si sviluppano dei lobi che conferiscono una forma più o meno ellittica al corpo principale. Tutto ciò costituirebbe il toroide equatoriale, mentre le 2 strutture opposte più esterne i lobi polari.

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Visualmente questa planetaria rimane debole anche in un 250mm. Si può percepire una forma ellittica e con la visione distolta rendersi conto che la parte centrale è un po’ più scura, conferendo al tutto le sembianze di un anello.

Sulla base di vecchi studi, la struttura di IC 289 dovrebbe essere bipolare toroidale. L’ellisse che si osserva visualmente sarebbe il toroide, mentre i lobi polari sarebbero posti su un asse perpendicolare all’asse maggiore dell’ellisse deducendo quindi che l’asse polare della nebulosa sarebbe inclinato rispetto alla nostra direzione d’osservazione.

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L’osservazione di questa planetaria non è facile a causa delle non piccole dimensioni angolari e del fatto che si trova in un ricchissimo campo stellare. In un 200 mm potrebbe apparire quasi invisibile senza filtri, mentre con OIII si mostrerà sempre debole ma si potrà scorgere il suo aspetto anulare.

IC 1295 è una planetaria ad alto livello di ionizzazione e possiede un flusso di emissione in OIII molto intenso. Strutturalmente si tratta di una planetaria a doppio guscio. Nelle immagini professionali il guscio interno appare più spesso ma con i contorni interno ed esterno irregolari, per contro il guscio esterno appare più sottile ma con un contorno più inciso.

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Anche se debole questa planetaria dovrebbe già mostrarsi in un 200 mm. La stella centrale è osservabile con strumenti grandi.

In base a studi condotti negli anni 90, si suppone che la struttura di questa planetaria sia costituita da un’ellissoide al di fuori del quale si sviluppano 2 lobi conici emessi alla fine della fase di gigante rossa.

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Gli aspetti che penalizzano un po’ l’osservazione di NGC 7293 sono le sue grandi dimensioni angolari e, alle nostre latitudini, la declinazione negativa. Tuttavia se si dispone di un cielo scuro e trasparente l’osservazione è veramente bella specie se aiutati da un filtro OIII.

Le grandi dimensioni apparenti di NGC 7293 sono dovute sia alla sua vicinanza alla terra sia alle sue dimensioni intrinseche di quasi 1 a.l. Il soprannome “Elica” è dato dai 2 “uncini” simmetrici posti ai margini dell’anello. Strutturalmente si tratta di una planetaria bipolare toroidale il cui asse, come nel caso di M57, è più o meno diretto verso di noi. Di conseguenza l’anello che vediamo è il toroide che si mostra di pianta, mentre non possiamo vedere i lobi polari. All’esterno della nebulosa vi sono altre 2 coppie di lobi che appaiono deformate a causa dell’interazione con il mezzo interstellare.

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Planetaria visualmente debole e che risulta al limite in strumenti da 200 mm. Anche con strumenti più grandi, benché visibile, non mostrerà grandi particolari.

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La stella centrale questa nebulosa si avvia verso la sequenza delle nane bianche e non è più in grado di ionizzare tutto il gas. Inoltre la sua osservazione risulta al di sopra delle possibilità anche dei più grossi strumenti amatoriali. Visualmente la nebulosa si presenta un po’ debole anche in strumenti da 300 mm senza filtri e ciò è anche dovuto alle sue non piccole dimensioni angolari. Con il filtro OIII l’osservazione migliora sensibilmente e si è in grado di apprezzare una caduta di luce all’interno.

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Planetaria già abbastanza grande angolarmente e che probabilmente apparirà molto debole anche in un 300 mm. Risulta utilissimo il filtro OIII. Con strumenti grandi si può notare che la parte nord è leggermente più luminosa.

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Planetarie visualmente difficili

Visualmente è una planetaria debole e abbastanza difficile per la cui osservazione è praticamente indispensabile il filtro OIII. A complicare ulteriormente le cose, la presenza nelle vicinanze di una stella di mag 7.

La struttura di IC 1454 è a doppio guscio: l’anello che si vede nei telescopi amatoriali è il guscio interno, attorno al quale vi è il secondo molto più debole.

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Si presenta debole ancora in strumenti da 300mm, attraverso i quali si dovrebbe osservare un grande anello nebuloso con 2 zone opposte un po’ più luminose. Utilissimo OIII.

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Debole anche in strumenti medi. Utilissimo OIII.

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All’osservazione visuale è molto elusiva e ricorda molto una nebulosa diffusa. Si dovrebbe percepire una forma a mezza luna con le estremità un po’ più luminose. Utilissimo OIII.

In termini di dimensioni angolari è tra le planetarie più grandi del cielo. La natura di nebulosa planetaria è stata riconosciuta solo negli anni ’70, in quanto in precedenza era ritenuta una regione HII o un resto si supernova. La distribuzione non simmetrica della densità nebulare, evidenzia segni di interazione con la materia interstellare e che si tratta di una planetaria ormai molto evoluta. Si ritiene che la struttura iniziale fosse di tipo bipolare con toroide equatoriale. Tracce di quest’ultimo potrebbero essere le 2 condensazioni luminose opposte sull’asse minore della nebulosa.

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Visualmente dovrebbe essere alla portata di telescopi medio ‐ grandi, mostrandosi comunque molto elusiva.

In alcune immagini Abell 24 mostrerebbe una morfologia bipolare ma la sua struttura è molto complessa e al momento non se ne ha ancora un’idea definitiva. Tuttavia, anche in immagini amatoriali, la nebulosa mostra una simmetria abbastanza rigida, con 2 condensazioni luminose equidistanti dal centro e 2 rami opposti che si dipartono da esse.

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Questa planetaria dovrebbe essere alla portata esclusivamente di telescopi grandi, restando comunque di difficile osservazione.

Pease 1 è posta all’interno dell’ammasso globulare M15. Durante alcuni studi fotometrici condotti negli anni 20 su questo globulare, venne notata una stella che appariva più luminosa benché di magnitudine simile alle circostanti. In seguito, un‘analisi con uno spettrografo rivelò la vera natura di planetaria. L’appartenenza fisica a M15 è ritenuta probabile, anche se non ancora certa.

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Planetarie di piccole dimensioni apparenti

All’osservazione visuale, anziché presentarsi come il solito dischetto, questa planetaria ha una particolare forma allungata a “fuso”. E’ luminosa per cui alla portata di un 200 mm, anche se a 90 ‐ 100x può non essere immediato riconoscerla dalle stelle circostanti. La sua particolare forma tuttavia può essere d’aiuto. Osservata con attenzione e con strumenti medi rivela la sua parte centrale più luminosa e le estremità più sfumate che evidenziano l’allungamento. Seeing permettendo, salterà fuori abbastanza facilmente la stella centrale e potrebbe essere possibile percepire una vaga tinta azzurrognola.

Recenti studi su IC 2149 hanno confermato la struttura bipolare con toroide equatoriale e forse un guscio ellittico che lo avvolge. Il fuso che noi osserviamo è proprio il toroide essendo quest’ultimo visto di taglio.

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Non di facile individuazione a causa delle sue ridotte dimensioni. In strumenti medi e ad alti ingrandimenti si presenta come un dischetto ellittico di luminosità uniforme e dai contorni definiti.

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Con strumenti medi appare come un dischetto di luminosità uniforme che può ricordare l’aspetto del pianeta Urano. Con filtro OIII i contorni appaiono più definiti

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Questa planetaria benché piccola è molto luminosa; la difficoltà è appunto quella di riconoscerla dalle stelle del campo oculare. Osservata a circa 200x con strumenti medi, si presenta come un piccolo dischetto ovale luminoso attorno al quale si può percepire un guscio più debole. E’ possibile osservare la stella centrale e intuire una vaga tinta azzurra della nebulosa.

Da indagini compiute con il telescopio spaziale Hubble si è evinto che NGC 6572 ha una morfologia particolare: è dotata di toroide equatoriale e di ben 4 lobi polari.

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Piccola ma luminosa. Per osservarla con profitto occore salire ad almeno 200x. Visualmente si osserva un corpo circolare attorno alla stella centrale (relativamente facile) con all’esterno un guscio più debole dai bordi sfumati.

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Difficilissima da distinguere dalle stelle circostanti anche con grandi strumenti. Solo con filtro OIII si è in grado di rilevare la sua natura nebulare.

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Anche se per strumenti medi risulta abbastanza luminosa è distinguibile solo ad alti ingrand. e con OIII. Si è comunque riusciti a scoprire la sua struttura bipolare.