"Уэбб" раскрыл сложные детали в остатках умирающей звезды

Космический телескоп "Джеймс Уэбб" (JWST) получил удивительные изображения туманности Кольцо — одного из самых известных примеров планетарной туманности.

Как и туманность "Южное кольцо", одно из первых изображений "Уэбба", туманность "Кольцо" демонстрирует сложные структуры последних стадий умирающей звезды.

Роджер Вессон из Кардиффского университета рассказывает об этой фазе жизненного цикла звезды, похожей на наше Солнце, и о том, как наблюдения "Уэбба" позволили ему и его коллегам получить ценные сведения о формировании и эволюции этих объектов с намеком на ключевую роль бинарных компаньонов.

"Раньше считалось, что планетарные туманности -- это простые круглые объекты с расположенной в центре одной умирающей звездой. Свое название они получили за размытый, похожий на планету вид сквозь небольшие телескопы. Всего несколько тысяч лет назад эта звезда была еще красным гигантом, терявшим большую часть своей массы. В качестве последнего прощания горячее ядро ионизирует, или нагревает, этот выброшенный газ, и туманность отвечает на это разноцветным световым излучением. Однако современные наблюдения показывают, что большинство планетарных туманностей имеют удивительную сложность. Возникает вопрос: как сферическая звезда может создавать такие сложные и изящные несферические структуры?"

"Туманность Кольцо -- идеальный объект для разгадки некоторых тайн планетарных туманностей. Она находится недалеко от нас, на расстоянии около 2200 световых лет, и яркая -- её можно увидеть в бинокль ясным летним вечером из северного полушария и большей части южного. Наша группа, получившая название ESSENcE (Эволюционировавшие звезды и их туманности в эпоху JWST), является международной группой экспертов по планетарным туманностям и связанным с ними объектам. Мы поняли, что наблюдения на "Уэббе" позволят нам получить неоценимые сведения, поскольку туманность Кольцо прекрасно вписывается в поле зрения приборов NIRCam (Камера ближнего инфракрасного диапазона) и MIRI (Инструмент средне-инфракрасного диапазона), позволяющих изучать её с беспрецедентной пространственной детализацией. Наше предложение о наблюдении было принято (программа General Observers 1558), и уже через несколько недель после начала научной работы, 12 июля 2022 года, "Вебб" получил изображение туманности Кольцо".

"Когда мы впервые увидели эти изображения, мы были ошеломлены количеством деталей на них. Яркое кольцо, давшее название туманности, состоит примерно из 20 000 отдельных сгустков плотного молекулярного водородного газа, каждый из которых по массе примерно равен Земле. Внутри кольца имеется узкая полоса излучения полициклических ароматических углеводородов, или ПАУ, -- сложных углеродсодержащих молекул, образования которых в туманности Кольцо мы не ожидали. За пределами яркого кольца мы видим интересные "шипы", направленные прямо от центральной звезды, которые хорошо видны в инфракрасном диапазоне, но были лишь очень слабо заметны на снимках космического телескопа Хаббла. Мы считаем, что они могут быть вызваны молекулами, которые могут образовываться в тени наиболее плотных частей кольца, где они защищены от прямого интенсивного излучения горячей центральной звезды".

изображение, полученное с помощью MIRI (Инструмент средне-инфракрасного диапазона) JWST.

"На снимках MIRI мы получили самое четкое и яркое изображение тусклого молекулярного гало за пределами яркого кольца. Удивительным открытием стало наличие до десяти равномерно расположенных концентрических дуг внутри этого тусклого гало. Эти дуги должны были образовываться примерно каждые 280 лет, когда центральная звезда сбрасывала свои внешние слои. Когда одиночная звезда превращается в планетарную туманность, такого периода времени, как нам известно, не существует. Зато кольца указывают на то, что в системе должна быть звезда-компаньон, которая вращается по орбите примерно на таком же расстоянии от центральной звезды, как Плутон от нашего Солнца. В то время как звезда при своей смерти выбрасывала свою атмосферу, звезда-компаньон формировала отток и придавала ей форму. Ни один из предыдущих телескопов не имел достаточной чувствительности и пространственного разрешения, чтобы обнаружить этот тонкий эффект".

"Как же сферическая звезда сформировала такую сложную по структуре туманность, как туманность Кольцо? Вполне возможно, что ответ на этот вопрос кроется в небольшой помощи со стороны бинарного компаньона".

Источник: NASA.

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