Смертельна спіраль: зображення Вебба показують сцену вбивства зірки

Перші зображення туманності від космічного телескопа Джеймса Вебба, дали змогу астрономам отримати дивовижні відомості про загибель зірки, що створила ці прекрасні ореоли газу й пилу - туманність Південне кільце.

Про це розповідають в Університеті Маккуорі (Сідней, Австралія), передають OstanniPodii.com.

Серед перших п′яти наборів зображень, отриманих за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST), випущених у липні, був набір напрочуд докладних фотографій туманності Південне кільце, приголомшливої туманності, розташованої на відстані близько 2500 світлових років від нас.

Джерелом цієї розширюваної хмари газу, внутрішній діаметр якої майже у 400 разів перевищує розмір нашої Сонячної системи, є присмертна зоря, що викидає газ і пил протягом десятків тисяч років, на яку можуть впливати до трьох найближчих зірок-компаньйонів. На момент смерті зірці було 530 мільйонів років, що становить лише малу частину від нинішнього віку нашого Сонця, який дорівнює п′яти мільярдам років.

"Це була зоря, яка жила швидко й померла молодою, порівняно з нашим п′ятимільярдним Сонцем, яке навряд чи викине свою власну планетарну туманність ще впродовж п′яти мільярдів років", - каже професорка астрономії Орсола Де Марко з Дослідницького центру астрономії, астрофізики та астрофотоніки Університету Маккуорі.

Де Марко є провідною авторкою наукової роботи, опублікованої в журналі Nature. У співавторстві з більш ніж 60 іншими астрономами з 21 країни вона запропонувала захопливі теорії та моделі для пояснення загадкових візерунків і складних структур, виявлених на нових знімках всередині газової хмари.

"Щоб реконструювати смерть зірки, що породила цю хмару, саму планетарну туманність можна розглядати як місце вбивства", - каже вона.

Планетарні туманності не мають нічого спільного з планетами, додає вона, і зазвичай являють собою гігантську хмару газу, що оточує одну або кілька зірок.

"Туманності були прозвані "планетарними туманностями" астрономом Вільямом Гершелем у 1780-х роках, тому що їхні округлі форми нагадали йому про те, який вигляд мають планети в телескопі", - каже вона.

Спіральні треки показують багатозоряну систему

Присмертна зоря в центрі туманності Південне кільце (офіційна й набагато менш образна астрономічна назва якої NGC3132) сьогодні є білим карликом, але у молодості її маса була у 2,9 раза більшою за масу нашого Сонця.

Де Марко каже, що інфрачервоне світло від гарячої зірки висвітлило запилений диск і спіральні треки, що дає серйозні підказки про зорі, які входять до складу цієї туманності, і про те, яку роль вони могли зіграти в смерті центральної зірки.

"На знімках видно спіральні треки, схожі на зламані арки в ореолі туманності, що говорить нам про наявність зірки-компаньйона, яка обертається поблизу, на відстані, що у 40-60 разів більша за відстань між Сонцем і Землею", - каже вона.

"Одна або навіть дві зірки-компаньйони, розташовані ще ближче, імовірно, відповідальні за формування пилового диска, вперше виявленого JWST, а також за численні протуберанці, які ми бачимо на стінках іонізованої порожнини туманності", - каже вона.

Гравітаційні сили двох або трьох зірок-компаньйонів у цій тісній системі, ймовірно, прискорили кончину білого карлика, який нині вмирає і який, своєю чергою, міг об′їсти одну або дві зірки-компаньйони.

Присмертна зоря в джерелі туманності, вочевидь, розташована поруч з яскравою зіркою, яка також є асоційованим компаньйоном - але Де Марко називає цю дуже очевидну зірку безневинним стороннім спостерігачем, який перебуває надто далеко від місця злочину, щоб узяти участь у загибелі центральної зірки.

Яскравий сторонній спостерігач допомагає відстежити занепад зірки

Яскрава зоря-"невинний свідок" все ж послужила одній корисливій меті: вона зіграла ключову роль у тому, щоб допомогти астрономам розрахувати зміну маси білого карлика протягом його життя.

"Найбільша проблема в галактичній астрономії - це визначення відстані до астрономічних об′єктів, тому, коли ми бачимо зірку з певною видимою яскравістю, ми запитуємо - вона тьмяна та близько? Чи вона яскрава й далека?" - каже де Марко.

"Цю яскраву зірку в туманності було точно виміряно космічною обсерваторією Gaia, і оскільки ми знаємо, що вона знаходиться всередині туманності, ми тепер знаємо відстань до самої туманності та зірки, яка її породила", - каже вона.

Завдяки відомій відстані, зображення JWST дозволили астрономам розрахувати найточніше значення первісної маси зірки, що утворює планетарну туманність.

У цьому випадку вихідна зірка спочатку була у 2,9 раза більшою за наше Сонце; додаткове моделювання дало змогу визначити масу зірки в її нинішньому вигляді: 0,6 раза більша за масу нашого Сонця.

Являючись президенткою Комісії Міжнародного астрономічного союзу з планетарних туманностей, де Марко є одним з провідних світових авторитетів щодо цих туманностей.

Туманності - це видовищні хмари космічного газу й пилу, які утворюються в результаті того, що присмертні зорі, маса яких спочатку до 10 разів перевищувала масу нашого Сонця, скидають свої зовнішні шари, стають білими карликами й потім згасають.

Коли ці газові хмари йдуть у міжзоряний простір, вони забирають із собою нові елементи, що утворилися в зірці, як-от вуглець і азот, які зрештою утворюють нові зорі й планети.

"Вивчення планетарних туманностей допомагає нам зрозуміти космічне перероблення хімічних елементів, яке призводить до галактичної еволюції", - каже де Марко.

12 липня НАСА опублікувало зображення туманності "Південне кільце", отримані за допомогою камер космічного телескопа "Джеймса Вебба", які працюють у ближньому інфрачервоному та середньому інфрачервоному діапазонах, кожна з яких збирає різні довжини хвиль, що дає змогу бачити набагато тьмяніші об′єкти та з набагато кращою роздільною здатністю, ніж інші космічні телескопи.

Як астрономи з понад 20 країн розшифровували зображення JWST

Телефони, електронні пошти та дошки оголошень астрономів розжарилися до білого, коли фахівці з туманностей з усього світу обговорювали один з одним, що може бути причиною появи різних візерунків, таких як спіралі та горбки, в іонізованій порожнині навколо присмертної зірки та поруч з нею.

"На фотографії в середньому інфрачервоному діапазоні присмертна зоря - дуже гаряча, при температурі 130 000 Кельвінів - сяяла так само яскраво, як і її компаньйон, але це не мало сенсу, тому що в середньому інфрачервоному діапазоні видно холодні об′єкти", - говорить вона.

"Тоді ми подумали: "Можливо, це відбувається тому, що гаряча присмертна зоря оповита пилом, що, як відомо, іноді трапляється, коли гаряча зоря має пиловий диск".

Астрономи зібралися в Інтернеті, були розроблені теорії та моделі, і де Марко стала координаторкою підсумкової роботи, опублікованої 8 грудня в журналі Nature Astronomy під назвою "Безладна смерть системи з декількох зірок і утворена планетарна туманність, спостережувана JWST".

До дослідження долучилися астрономи з Австралії, Бельгії, Бразилії, Канади, Франції, Німеччини, Греції, Гонконгу, Угорщини, Ірландії, Ізраїлю, Італії, Японії, Мексики, Південної Африки, Іспанії, Швеції, Тайваню, Нідерландів, Великої Британії та США.

Група згодна з тим, що присмертна зоря була "щонайменше зоряним квартетом", і розробила модель, яка показує, як вона могла створити запилений диск і спіральні треки, спостережувані в гало туманності.

Зображення також допомогли астрономам отримати уявлення про астрофізичні процеси, включно із зіткненням вітрів і взаємодією бінарних зірок, каже де Марко.

"Смерть нашого Сонця через п′ять мільярдів років також може породити планетарну туманність, але оскільки Сонце, найімовірніше, є самотньою зіркою, ця туманність не буде такою дивовижною, як туманність Південне кільце", - каже вона.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.