Планетарне маглине су најлепши објекти на ноћном небу. Њихове љуске од гаса су ванземаљске и евокативне. Они плијене погледе, а гледаоцима нису потребна научна знања да би их привукли.
Како настају и зашто изгледају тако лепо?
Пре свега, ако већ не знате, планетарне маглине су погрешно именоване. Они немају никакве везе са планетама. Али када су их астрономи први пут посматрали својим раним телескопима, мислили су да личе на планете. Погрешан назив датира из 1780-их када су их описали астрономи попут Вилијама Хершела.
Сада знамо другачије. Знамо да су планетарна маглина заправо слојеви гаса избачени из спољашње атмосфере звезде црвеног гиганта и осветљени зрачењем звезде. Различите боје су од различитих хемијских елемената у гасу. Али хајде да почнемо од почетка.
„У могућности смо да видимо ефекат умируће централне звезде у томе како се избацује и уситњава свој избачени материјал.
Јоел Кастнер, Роцхестер Институте оф Тецхнологи.
Маглине почињу са звездама од око 1 до 8 соларних маса. Пред крај звезданог живота фузије, звездана гравитација слаби како губи масу. Звезда се шири у црвеног гиганта и почиње да избацује слојеве гаса из своје атмосфере у свемир. Док ти слојеви путују напоље, јонизују се ултраљубичастим зрачењем звезде закопане усред све те лепоте. То осветљава гасне шкољке док се удаљавају од звезде, која се сада зове језгро планетарне маглине или ПНН.
Планетарне маглине су релативно краткотрајне појаве у астрономском смислу. Трају само неколико десетина хиљада година. Наше Сунце ће следити овај еволуциони пут и постати црвени џин и избацити сопствену атмосферу да би формирало планетарну маглину.
Планетарна маглина НГЦ 2818 је угнежђена унутар отвореног звезданог јата НГЦ 2818А. Ова планетарна маглина није део ове студије. Заслуге: НАСА, ЕСА и тим Хабловог наслеђа (СТСцИ/АУРА)
На недавном 237. састанку Америчког астрономског друштва у петак, 15. јануара, научници са Рочестерског института за технологију (РИТ) и телескопа Греен Банк представили су ново истраживање о томе како планетарне маглине формирају своје запањујуће облике. Њихов рад је усредсређен на Хаблове слике две добро познате планетарне маглине: Буттерфли Небула (НГЦ 6302) и Маглина Јевел Буг (НГЦ 7027).
Током 2019. и 2020. године, Хабл је користио своју камеру широког поља 3 да би снимио обе маглине у њиховом пуном панхроматском сјају. Слике емисионих линија од скоро ултраљубичасте до скоро инфрацрвене омогућиле су астрономима да детаљно проучавају маглине. Ове панхроматске студије биле су прве такве врсте. Све је усмерено на разумевање процеса формирања маглина и на тестирање модела обликовања маглина вођених бинарним звездама.
Јоел Кастнер је један од истраживача који стоје иза овог рада. Кастнер је професор на РИТ-у у Цхестер Ф. Царлсон Центру за науку о сликама и Школи за физику и астрономију. У саопштењу за штампу у којем се објашњава рад, Кастнер је рекао: „Раздвајамо их. У могућности смо да видимо ефекат умируће централне звезде у томе како се избацује и уситњава свој избачени материјал. Сада видимо где материјалом који је централна звезда бацила доминира јонизовани гас, где доминира хладнија прашина, па чак и како се врели гас јонизује, било због УВ зрачења звезде или судара изазваних њеном садашњошћу , брзи ветрови.”
Хабл је недавно поново обучен на НГЦ 6302, познату као „Маглина лептир“, да би је посматрао у потпунијем спектру светлости, од скоро ултраљубичастог до скоро инфрацрвеног, помажући истраживачима да боље разумеју механику на делу у њеним „крилима“ у боји гаса. Заслуге за слике: НАСА, ЕСА и Ј. Кастнер (РИТ)
Према овом истраживању, маглина Лептир је веома млада, стара око 2.000 година. (Појавило се отприлике у исто време када је римска војска претрпела своје најгори пораз .) Један део маглине је још млађи. Такозвана „крила“ — карактеристике емисије гвожђа у облику слова С — нису стара ни 2.000 година.
Истраживање је такође открило још једно изненађење: оно што су астрономи мислили да је централна звезда заправо није. Тај је заправо много ближи Земљи и није повезан са Лептиром. Идентификација стварне звезде у центру свега ће захтевати моћан телескоп као што је свемирски телескоп Џејмс Веб, а Кастнер се нада да ће ЈВСТ учинити управо то.
Слика маглине Лептир из Кастнерове ААС презентације. Црно-беле тачке су биле оно што су астрономи мислили да је централна звезда. Али ово ново истраживање слика показује да су ти налази били нетачни. Централна звезда је приказана жутом бојом. Имаге Цредит: Кастнер ет ал.
Друга маглина у овој студији је маглина Јевел Буг, или НГЦ 7207.
На левој страни је слика маглине Јевел Буг (НГЦ 7027) коју је снимио свемирски телескоп Хуббле 2019. године и објављен 2020. године. Даља анализа истраживача произвела је РГБ слику са десне стране, која показује изумирање услед прашине, како се закључује из релативна јачина две линије емисије водоника, као црвена; емисија сумпора, у односу на водоник, као зелена; а емисија из гвожђа као плава. Имаге Цредит: СТСцИ, Алисса Паган; П. Морага (РИТ) и др.
Студија тима о магли Јевел Буг заснована је на 25 година непрекидног праћења које датира из раних година телескопа Хуббле. Паула Морага Баез је један од истраживача укључених у ово истраживање планетарних маглина. Баез је доктор наука. студент астрофизичких наука и технологије. У саопштењу за штампу, Баез је рекао да је Јевел Буг „изванредан по својој необичној супротстављању кружно симетричних, осиметричних и тачкасто-симетричних (биполарних) структура. Баез је објаснио да „маглина такође задржава велике масе молекуларног гаса и прашине упркос томе што садржи врућу централну звезду и показује висока побуђена стања.
Ово је снимак екрана са једног од слајдова приказаних у презентацији. Показује емисионе линије гвожђа ИИ у НГЦ 72027. Морага каже да показује где се дешавају удари. Ти удари указују на сударе који стварају различита стања јонизације. Ти удари помажу у стварању облика планетарне маглине. Заслуге слике: Морага, Кастнер ет ал, 2021.
Тхе Телескоп са северним проширеним милиметарским низом (НОЕМА). такође допринео овом истраживању. Џеси Бублиц, постдокторски истраживач на опсерваторији Греен Банк, анализирао је НОЕМА слике НГЦ 7207. Био је у стању да идентификује молекуларне трагаче који показују како рендгенски зраци и ултраљубичасто светло још увек мењају хемију маглине. Комбинација слика са више телескопа на више таласних дужина показује како зрачење централне звезде НГЦ 7207 обликује различите регионе маглине.
„Веома смо узбуђени због ових налаза“, рекао је Бублитз. „Надали смо се да ћемо пронаћи структуру која јасно показује да се ЦО+ и ХЦО+ просторно подударају или потпуно у различитим регионима, што смо и урадили. Ово је прва мапа НГЦ 7027, или било које планетарне маглине, у молекулу ЦО+, и само друга ЦО+ мапа било ког астрономског извора.”
РГБ слика са десне стране открива просторно раздвајање молекула ЦО+ (црвено) и ХЦО+ (плаво), што указује на УВ и Кс-зраке процесе, респективно. Много дубља оптичка слика [О ИИИ] (зелена) пружа јукстапозицију јонизоване атомске структуре и посматрања радио молекула. Имаге Цредит: СТСцИ, Алисса Паган; Ј. Бублитз (НРАО/ГБО) и др.
Планетарне маглине настају прилично брзо у астрономском смислу. Док звезда црвеног џина одбацује своје слојеве, њени звездани ветрови помажу да се ти слојеви обликују у деликатне облике који дефинишу планетарне маглине. Затим, како звезда губи своју масу, она постаје језгро планетарне маглине (ПНН). Ветар из ПНН-а је бржи од ветра из црвеног гиганта, и утиче на гас избачен из црвеног гиганта. Те интеракције између звезданих ветрова помажу у стварању широког спектра облика приказаних у планетарним маглинама.
Кастнер каже да је њихов рад „пушећи пиштољ“ који доказује да два ветра у интеракцији стварају ове облике.
Теорија такође показује да облик планетарних маглина може указивати на невидљиву бинарну звезду пратиоца звезде прогенитора. Иако ова презентација није представила убедљиве доказе о сапутнику, неке од слика показују да су у игри слабо схваћени процеси који би могли бити повезани са сценаријем бинарне звезде.
Бублиц је представио слику која приказује три одвојена млаза који обликују маглину. „Дакле, свеукупно имамо доказе за ове периодичне млазове који продиру кроз иначе прилично сферни или симетрични омотач планетарне маглине НГЦ 7207, што указује да је пролазила кроз веома занимљиве процесе током свог још увек кратког животног века.
НГЦ 7207 добија део свог облика од три периодична млаза који продиру кроз њен омотач. Заслуге слике: Бублитз, Кастнер, ет ал, 2021.
Маглине у овој студији неће дуго трајати. Према Кастнеру и његовим колегама, то су две најмлађе планетарне маглине које се најбрже развијају. Њихов животни век је кратак, а како гасови од којих су направљени настављају да путују од звезде праоца — која ће на крају постати бели патуљак — они ће избледети и распршити се.
Ти гасови ће на крају постати део Међузвездани медиј . На овај начин планетарне маглине играју важну улогу у обликовању следеће генерације звезда. Гасови из маглина имају већу металност, а звезде које се формирају од тих гасова имаће већу металност. Као и све планете које се формирају око било које од тих звезда. А камените планете попут Земље захтевају метале да би се формирале.
Планетарне маглине су фасцинантне, чак и без свих ових детаљних знања да их објасне. У астрономском смислу, они су само кратки удисаји гаса. У трептају ока технолошке цивилизације, они су нестали.