Астрономи розгадують таємницю утворення планетарних туманностей

Після обширних спостережень за зоряними вітрами навколо прохолодних зірок, що еволюціонували, вчені з′ясували, як планетарні туманності набувають свої заворожуючі форми.

Результати цих досліджень, опубліковані в журналі Science, суперечать загальноприйнятій думці та показують, що зоряні вітри не тільки асферичні, але й подібні планетарним туманностям, розповіли в Гарвард-Смітсонівському центрі астрофізики.

Міжнародна команда астрономів зосередила свої спостереження на зоряних вітрах – потоках частинок – навколо прохолодних зірок-червоних гігантів, також відомих як зірки асимптотичного відгалуження гігантів (AGB). «Зірки AGB – це прохолодні зірки, що мають світимість і еволюціонували, які перебувають на останніх етапах еволюції безпосередньо перед тим, як перетворитися на планетарну туманність, – сказав Карл Готліб, астроном Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та співавтор наукової публікації. – Завдяки своїм вітрам, зірки AGB вносять приблизно 85% газу та 35% пилу до галактичного міжзоряного середовища із зіркових джерел і є основними постачальниками першопочаткових будівельних блоків із міжзоряного матеріалу, з яких в кінцевому підсумку утворюються планети».

Незважаючи на великий інтерес для астрономів, для проведення досліджень бракувало великої, деталізованої збірки даних від спостережень за зоряними вітрами, що оточують зірки AGB – і щоб кожне спостереження було зроблене з використанням одного й того ж методу – це призвело до тривалого наукового оману: що зоряні вітри мають загальну сферичну симетрію. «Відсутність таких детальних даних від спостережень змусила нас спочатку припустити, що зоряні вітри мають загальну сферичну геометрію, подібно до зірок, які вони оточують, – каже Готліб. – Наші нові дані від спостережень формують набагато іншу історію окремих зірок, того, як вони живуть і як вони гинуть. Зараз ми маємо безпрецедентне уявлення про те, як будуть розвиватися такі зірки, як наше Сонце, на останніх етапах своєї еволюції».

Спостереження за допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву (ALMA) в Чилі виявили дещо дивне: форма зоряних вітрів не відповідала науковій узгодженості. «Ми помітили, що ці вітри не тільки круглі, – каже професор Леен Децін з Університету імені К. Е. Левена у Бельгії та провідний автор публікації. – Деякі з них насправді дуже схожі на планетарні туманності». Нові відкриття можуть мати суттєвий вплив на розрахунки еволюції галактик і зірок, у першу чергу, на еволюцію зірок, подібних на Сонце. «Наші висновки змінюють багато чого, – сказав Децін. – Оскільки в минулому складність зоряних вітрів не враховувалася, будь-яка попередня оцінка швидкості втрат маси старих зірок могла бути помилковою до 10 разів».

Спостереження виявили безліч різноманітних форм, що надалі пов’язують утворення зоряного вітру з планетарними туманностями. «Вітри, які ми спостерігали, демонструють різноманітні форми, подібні до планетарних туманностей, – каже Готліб. – Деякі схожі на диски, а інші мають форму очей, спіральних структур і навіть дуг».

Астрономи швидко зрозуміли, що фігури утворюються не випадково, і що компаньйони – зірки низької маси та важкі планети – в околицях зірок AGB впливають на форми та візерунки. «Так само, як ложка, якою ви розмішуєте каву з молоком у чашці, може створити спіральний візерунок, компаньйон підсмоктує матеріал до себе, поки обертається навколо зірки і утворює зоряний вітер, - каже Дечин. - Усі наші спостереження можна пояснити тим, що у зірок є компаньйон».

Крім того, дослідження закладає міцну основу для розуміння зірок, подібних Сонцю, і майбутнього самого Сонця. «Приблизно через п'ять мільярдів років Сонце стане більш світлим, – каже Готліб. – Його радіус розшириться до довжини, порівнянної з поточною відстанню між Сонцем і Землею, і воно увійде у фазу AGB». Децін додав: «Юпітер або навіть Сатурн – оскільки вони мають таку велику масу – вплинуть на те, чи проведе Сонце свої останні тисячоліття в центрі спіралі, метелика чи будь-якої іншої привабливої форми, яку ми бачимо на планетарних туманностях сьогодні. Наші поточні моделювання прогнозують, що Юпітер і Сатурн створять слабку спіральну структуру на вітру Сонця, коли воно стане зіркою AGB».

Читайте ще цікаві новини про космос.