Współrzędne: 053434,94; +22°00'37,60"

Mgławica Kraba (krócej Krab, znana także jako M1, Messier 1 czy NGC 1952) – plerion w gwiazdozbiorze Byka. Mgławica została zaobserwowana po raz pierwszy w 1731 przez Johna Bevisa. Jest skojarzona z supernową zauważoną przez chińskich oraz arabskich astronomów w 1054. Znajduje się w odległości około 6,3 tysiąca lat świetlnych (1930 pc) od Ziemi. Jej średnica to około 11 lat świetlnych (3,4 pc) i co sekundę zwiększa się o kolejne 1500 kilometrów. W centrum mgławicy znajduje się pulsar obracający się wokół własnej osi 30 razy na sekundę, emitujący promieniowanie w zakresie od fal gamma do radiowych.

Powszechnie przyjęło się nazywać Mgławicę Kraba pozostałością po supernowej, jednak to stwierdzenie jest formalnie nieprecyzyjne. Okazuje się, że supernowa z 1054 była wydarzeniem o wyjątkowo małej energii lub w jakiś sposób znacznie i bardzo szybko wytraciła ją na otaczających gwiazdę gazach. Za zasilanie obserwowanej mgławicy odpowiada centralny pulsar, pozostałość po gwieździe która eksplodowała jako supernowa z 1054.

Krab, jako istotne źródło promieniowania, leżące jedynie 1,5° od płaszczyzny ekliptyki, często pomaga naukowcom w badaniach obiektów, które go przesłaniają. W latach 50. i 60. XX w. badano w ten sposób koronę słoneczną, a ostatnio oceniano grubość atmosfery Tytana, gdy blokowała ona pochodzące z M1 promieniowanie rentgenowskie.

Historia obserwacji

Po raz pierwszy Mgławicę Kraba zaobserwował John Bevis w 1731, dodając ją do swojego atlasu nieba, Uranographia Britannica. Niezależnie od niego, mgławicę ponownie odkrył Charles Messier 28 sierpnia 1758 gdy próbował znaleźć Kometę Halleya. Szybko jednak zauważył, że obiekt nie porusza się względem gwiazd. Skłoniło to Messiera to skatalogowania podobnych do Kraba obiektów, aby nie mylić ich później z kometami. Tak powstał słynny katalog Messiera, a Mgławica Kraba, dodana 12 września 1758, otrzymała w nim pierwszy numer, M1. Mimo powszechności katalogu w 1835 ponownie pomylono Mgławicę Kraba z kometą Halleya.

Nazwę dla Mgławicy Kraba wymyślił William Parsons. Kształt M1 na szkicach, które wykonał na podstawie obserwacji mgławicy około 1844, przypominał mu kraba.

Natura i pochodzenie

Od czasu odkrycia Kraba zastanawiano się czy jest on ciasną gromadą gwiazd, czy mgławicą. Za mgławicową naturą (prawidłowo) opowiadali się między innymi Charles Messier, Johann Bode, William Herschel. Inni, na przykład John Herschel, sądzili, że M1 jest gromadą gwiazd i tylko niedoskonałość instrumentów optycznych stoi na przeszkodzie, by to udowodnić. Trudność stanowiły obserwowane w M1 włókna, które zdaniem Johna Herschela były oznaką gwiazdowej natury Kraba.

Rozwiązanie przyniosły badania spektroskopowe Vesto Sliphera z lat 1913-1915. Widmo M1 nie przypominało widm gwiazd, Krab musiał więc być mgławicą.

W 1921, Carl Lampland z Lowell Observatory, analizując zdjęcia zrobione metrowym teleskopem zwierciadlanym, zauważył, że Mgławica Kraba wyraźnie zmienia swój kształt, wygląd poszczególnych obszarów, oraz nieznacznie jasność. W tym samym roku, John Duncan z Mount Wilson Observatory, porównując zdjęcia wykonane na przestrzeni ponad jedenastu lat, zaobserwował, że Krab rozszerza się o 0,2" rocznie. Jak potem obliczył, ekspansja musiała rozpocząć się około 900 lat temu.

Wyniki tych badań szybko spowodowały, że jeszcze w 1921 roku Knut Lundmark zasugerował, że Mgławica Kraba może odpowiadać supernowej z 1054 (SN 1054), która rozbłysła w tym samym rejonie nieba. SN 1054 była zjawiskiem wyjątkowym, na tyle jasnym, że została wspomniana w wielu średniowiecznych kronikach chińskich oraz arabskich. Jest możliwe, że była obserwowana również przez Indian, oraz, co jest jednak znacznie mniej prawdopodobne, przez Europejczyków.

Współczesne analizy historycznych kronik pozwalają przypuszczać, że supernowa, która stworzyła Mgławicę Kraba pojawiła się w kwietniu lub maju 1054, jaśniejąc do maksymalnej wartości pomiędzy −4 a −7,5 w lipcu. Była widoczna gołym okiem przez około dwa lata.

Właściwości fizyczne

Pulsar Kraba – połączenie zdjęć w paśmie widzialnym (czerwone kolory) i rentgenowskim (niebieskie)

Wyraźnie włóknista (w świetle widzialnym) struktura Mgławicy Kraba otacza jasny, niebieski centralny region. Pasma są resztkami atmosfery gwiazdy, która w 1054 wybuchła jako supernowa. Zawierają głównie zjonizowany wodór i hel, w mniejszych ilościach również węgiel, tlen, azot, żelazo i siarkę. Temperatura włókien zawiera się pomiędzy 11 000 i 18 000 K, przy czym obszary bogatsze w tlen są wyraźnie gorętsze od innych.

W 1953, Iosif Szkłowski zasugerował, że centralny niebieski obszar emituje przeważnie spolaryzowane promieniowanie synchrotronowe, generowane przez przyspieszane w silnym polu magnetycznym po krzywoliniowych torach naładowane elektrony o dużych energiach (prędkościach aż do około połowy prędkości światła). Teoria została potwierdzona obserwacyjnie trzy lata później przez Jana Oorta. W latach 60. XX w. odnaleziono źródło pola magnetycznego rozpędzającego elektrony w mgławicy – była nim gwiazda neutronowa w centrum Kraba.

Współczesne obliczenia odległości do M1 na podstawie obserwacji spektroskopowych prowadzą do wyniku 6300 lat świetlnych. Daje to rzeczywiste rozmiary mgławicy równe 6' × 4' (dla porównania, Księżyc ma średnicę około 30'). Biorąc pod uwagę, że Krab rozszerza się z prędkością około 1500 km/s, można na tej podstawie obliczyć jego wiek – poważne badania przeprowadził tu Walter Baade w 1942, dochodząc do wniosku, że Krab narodził się około roku 1140. Naukowcy doszli więc do wniosku, że ekspansja mgławicy przyspieszyła od czasu wybuchu supernowej. Sądzi się, że jest to spowodowane energią pulsara, zasilającą pole magnetyczne, wypychające włókna w przestrzeń.

Oszacowania całkowitej masy mgławicy są istotne dla określenia masy gwiazdy-przodka SN 1054. Współcześnie, opierając obliczenia na materii zawartej we włóknach Kraba, szacuje się tę masę na 1–5 mas Słońca. Jest to powszechnie przyjęta, najczęściej spotykana wartość, aczkolwiek różne źródła podają inne liczby, nawet kilkakrotnie większe.