"Вебб" розкрив складні деталі в залишках зірки, що вмирає

Космічний телескоп "Джеймс Вебб" (JWST) отримав дивовижні зображення туманності Кільце — одного з найвідоміших прикладів планетарної туманності.

Як і туманність "Південне кільце", одне з перших зображень "Вебба", туманність "Кільце" демонструє складні структури останніх стадій зірки, що вмирає.

Роджер Вессон з Кардіффського університету розповідає про цю фазу життєвого циклу зірки, схожої на наше Сонце, і про те, як спостереження "Вебба" дали змогу йому та його колегам отримати цінні відомості про формування та еволюцію цих об′єктів з натяком на ключову роль бінарних компаньйонів.

"Раніше вважалося, що планетарні туманності -- це прості круглі об′єкти з розташованою в центрі однією зіркою, яка перебуває при смерті. Свою назву вони отримали за розмитий, схожий на планету вигляд крізь невеликі телескопи. Лише кілька тисяч років тому ця зоря була ще червоним гігантом, що втрачав більшу частину своєї маси. У якості останнього прощання гаряче ядро іонізує, або нагріває, цей викинутий газ, і туманність відповідає на це різнокольоровим світловим випромінюванням. Однак сучасні спостереження показують, що більшість планетарних туманностей мають дивовижну складність. Виникає питання: як сферична зоря може створювати такі складні й витончені несферичні структури?"

"Туманність Кільце -- ідеальний об′єкт для розгадки деяких таємниць планетарних туманностей. Вона знаходиться недалеко від нас, на відстані близько 2200 світлових років, і яскрава -- її можна побачити в бінокль ясного літного вечора з північної півкулі та більшої частини південної. Наша група, що отримала назву ESSENcE (Еволюціоновані зорі та їх туманності в епоху JWST), є міжнародною групою експертів з планетарних туманностей та пов′язаних з ними об′єктів. Ми зрозуміли, що спостереження на "Веббі" дадуть нам змогу отримати неоціненні відомості, оскільки туманність Кільце прекрасно вписується в поле зору приладів NIRCam (Камера ближнього інфрачервоного діапазону) і MIRI (Інструмент середньо-інфрачервоного діапазону), що дають змогу вивчати її з безпрецедентною просторовою деталізацією. Нашу пропозицію про спостереження було прийнято (програма General Observers 1558), і вже через кілька тижнів після початку наукової роботи, 12 липня 2022 року, "Вебб" отримав зображення туманності Кільце".

"Коли ми вперше побачили ці зображення, ми були приголомшені кількістю деталей на них. Яскраве кільце, що дало назву туманності, складається приблизно з 20 000 окремих згустків щільного молекулярного водневого газу, кожен з яких за масою приблизно дорівнює Землі. Усередині кільця є вузька смуга випромінювання поліциклічних ароматичних вуглеводнів, або ПАВ, - складних вуглецевмісних молекул, утворення яких у туманності Кільце ми не очікували. За межами яскравого кільця ми бачимо цікаві "шипи", спрямовані прямо від центральної зірки, які добре видно в інфрачервоному діапазоні, але були лише дуже слабко помітні на знімках космічного телескопа Габбла. Ми вважаємо, що вони можуть бути викликані молекулами, які можуть утворюватися в тіні найбільш щільних частин кільця, де вони захищені від прямого інтенсивного випромінювання гарячої центральної зірки".

зображення, отримане за допомогою MIRI (Інструмент середньо-інфрачервоного діапазону) JWST.

"На знімках MIRI ми отримали найчіткіше та найяскравіше зображення тьмяного молекулярного гало за межами яскравого кільця. Дивовижним відкриттям стала наявність до десяти рівномірно розташованих концентричних дуг всередині цього тьмяного гало. Ці дуги повинні були утворюватися приблизно кожні 280 років, коли центральна зоря скидала свої зовнішні шари. Коли поодинока зоря перетворюється на планетарну туманність, такого періоду часу, як нам відомо, не існує. Натомість кільця вказують на те, що в системі має бути зоря-компаньйон, яка обертається по орбіті приблизно на такій самій відстані від центральної зірки, як Плутон від нашого Сонця. У той час як зоря при своїй смерті викидала свою атмосферу, зоря-компаньйон формувала відтік і надавала їй форму. Жоден з попередніх телескопів не мав достатньої чутливості та просторової роздільної здатності, щоб виявити цей тонкий ефект".

"Як же сферична зоря сформувала таку складну за структурою туманність, як туманність Кільце? Цілком можливо, що відповідь на це питання криється в невеликій допомозі з боку бінарного компаньйона".

Джерело: NASA.

Зображення: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Barlow (University College London), N. Cox (ACRI-ST), R. Wesson (Cardiff University)