Вебб розбирає на молекули залишки вмираючої зірки

0
1 690 views
Це зображення Кільцеподібної туманності має вигляд спотвореного пончика. Внутрішня порожнина туманності містить відтінки синього і зеленого, тоді як деталізоване кільце переходить через відтінки помаранчевого у внутрішніх областях і рожевого у зовнішніх. Внутрішня область кільця має виразні ниткоподібні елементи. Фото: ESA/Webb, NASA, CSA, М. Барлоу (Університетський коледж Лондона), Н. Кокс (ACRI-ST), Р. Вессон (Кардіффський університет)

Космічний телескоп NASA імені Джеймса Вебба отримав зображення Кільцеподібної туманності, одного з найвідоміших прикладів планетарної туманності. Подібно до туманності Південного Кільця, одного з перших зображень Вебба, Кільцева туманність демонструє складні структури останніх стадій вмираючої зірки.

Роджер Вессон з Університету Кардіффа розповідає про цю фазу зоряного життєвого циклу сонцеподібної зірки і про те, як спостереження “Вебба” дали йому та його колегам цінну інформацію про формування та еволюцію цих об’єктів, натякаючи на ключову роль подвійних супутників.

“Планетарні туманності колись вважалися простими круглими об’єктами з однією вмираючою зіркою в центрі. Свою назву вони отримали за нечіткий, схожий на планету вигляд у невеликі телескопи. Лише кілька тисяч років тому ця зоря була червоним гігантом, який втрачав більшу частину своєї маси. Як останнє прощання, гаряче ядро тепер іонізує, або нагріває, цей вигнаний газ, і туманність реагує на це кольоровим випромінюванням світла. Сучасні спостереження, однак, показують, що більшість планетарних туманностей є надзвичайно складними. Виникає питання: як сферична зірка створює такі складні і делікатні несферичні структури”, – каже він.

Туманність Кільце є ідеальною мішенню для розгадки деяких таємниць планетарних туманностей. Вона знаходиться поруч, приблизно на відстані 2200 світлових років, і яскрава – її видно в бінокль ясного літнього вечора з північної півкулі і більшої частини південної.

Наукова команда під назвою ESSENcE (Evolved StarS and their Nebulae in the JWST Era) – це міжнародна група експертів з вивчення планетарних туманностей і пов’язаних з ними об’єктів. Вони зрозуміли, що спостереження на Веббі дадуть неоціненну інформацію, оскільки туманність Кільце добре вписується в поле зору інструментів Вебба NIRCam (камера ближнього інфрачервоного діапазону) і MIRI (інструмент середнього інфрачервоного діапазону), що дозволяє вивчати її з безпрецедентною просторовою деталізацією.

“Нашу пропозицію про спостереження було прийнято (програма General Observers 1558), і “Вебб” зробив знімки Кільцевої туманності всього через кілька тижнів після початку наукових операцій 12 липня 2022 року”, – каже Вессон.

Коли астрономи вперше побачили зображення, вони були приголомшені кількістю деталей. Яскраве кільце, яке дає туманності її назву, складається з близько 20 000 окремих згустків щільного молекулярного водневого газу, кожен з яких приблизно такий же масивний, як Земля. Усередині кільця є вузька смуга випромінювання поліциклічних ароматичних вуглеводнів, або ПАВ – складних вуглецевмісних молекул, які вчені не очікували побачити в Кільцевій туманності.

“За межами яскравого кільця ми бачимо цікаві “шипи”, спрямовані прямо від центральної зірки, які помітні в інфрачервоному діапазоні, але були дуже слабко помітні на зображеннях космічного телескопа “Габбл”. Ми вважаємо, що це може бути пов’язано з молекулами, які можуть утворюватися в тіні найщільніших частин кільця, де вони захищені від прямого, інтенсивного випромінювання від гарячої центральної зірки”, – зазначає вчений.

Вебб фіксує детальну красу Кільцевої туманності (зображення MIRI)
У туманності налічується близько 20 000 щільних глобул, багатих на молекулярний водень. На противагу цьому, внутрішня область показує дуже гарячий газ. Основна оболонка містить тонке кільце посиленого випромінювання молекул на основі вуглецю, відомих як поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ). Приблизно десять концентричних дуг розташовані відразу за зовнішнім краєм основного кільця. Вважається, що дуги виникають внаслідок взаємодії центральної зірки з маломасивним супутником, що обертається на відстані, порівнянній з відстанню між Землею та карликовою планетою Плутон. Таким чином, туманності, подібні до Кільцеподібної туманності, виявляють своєрідну астрономічну археологію, оскільки астрономи вивчають туманність, щоб дізнатися про зорю, яка її створила.
Фото: ESA/Webb, NASA, CSA, М. Барлоу (Університетський коледж Лондона), Н. Кокс (ACRI-ST), Р. Вессон (Кардіффський університет)

Зображення MIRI дали найчіткіше і найяскравіше уявлення про слабке молекулярне гало за межами яскравого кільця. Несподіваним відкриттям стала наявність до десяти регулярно розташованих концентричних об’єктів у цьому слабкому гало. Ці дуги, мабуть, утворювалися приблизно кожні 280 років, коли центральна зоря скидала свої зовнішні шари.

Коли одна зоря перетворюється на планетарну туманність, поки що не відомо жодного відомого процесу, який би мав такий часовий проміжок. Натомість ці кільця вказують на те, що в системі має бути зоря-компаньйон, яка обертається на такій самій відстані від центральної зорі, як Плутон від нашого Сонця. Коли вмираюча зоря викидала свою атмосферу, зоря-компаньйон формувала цей відтік і виліплювала його. Жоден попередній телескоп не мав достатньої чутливості та просторової роздільної здатності, щоб виявити цей тонкий ефект.

“Тож як сферична зоря сформувала таку структуровану і складну туманність, як Кільцева Туманність? Невелика допомога від бінарного супутника цілком може бути частиною відповіді”, – додає Роджер Вессон.