Астрономы разгадывают тайну образования планетарных туманностей

После обширных наблюдений за звездными ветрами вокруг прохладных эволюционировавших звезд, ученые выяснили, как планетарные туманности приобретают свои завораживающие формы.

Результаты этих исследований, опубликованные в журнале Science, противоречат общепринятому мнению и показывают, что звездные ветры не только асферические, но и подобны планетарным туманностям, рассказали в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики.

Международная команда астрономов сосредоточила свои наблюдения на звездных ветрах – потоках частиц – вокруг прохладных звезд-красных гигантов, также известных как звезд асимптотической ветви гигантов (AGB). «Звезды AGB - это прохладные святящиеся эволюционировавшие звезды, находящиеся на последних этапах эволюции непосредственно перед тем, как превратиться в планетарную туманность, – говорит Карл Готлиб, астроном Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и соавтор научной публикации. – Благодаря своим ветрам, звезды AGB вносят примерно 85% газа и 35% пыли в Галактическую межзвездную среду из звездных источников и являются основными поставщиками первоначальных строительных блоков из межзвездного материала, из которых в конечном итоге образуются планеты».

Несмотря на большой интерес для астрономов, для проведения исследований не хватало большой, детализированной коллекции данных от наблюдений за звездными ветрами, окружающих звезды AGB – и чтобы каждое наблюдение было сделано с использованием одного и того же метода – это привело к длительному научного заблуждению: что звездные ветры имеют общую сферическую симметрию. «Отсутствие таких детальных данных от наблюдений заставило нас сначала предположить, что звездные ветры имеют общую сферическую геометрию, подобно звездам, которых они окружают, – говорит Готлиб. – Наши новые данные от наблюдений формируют намного другую историю отдельных звезд, того, как они живут и как они погибают. Сейчас мы имеем беспрецедентное представление о том, как будут развиваться такие звезды, как наше Солнце, на последних этапах своей эволюции».

Наблюдения с помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) в Чили обнаружили нечто странное: форма звездных ветров не соответствовала научной согласованности. «Мы заметили, что эти ветры не только круглые, – говорит профессор Леен Дэцин из Университета имени К. Э. Левена в Бельгии и ведущий автор публикации. – Некоторые из них на самом деле очень похожи на планетарные туманности». Новые открытия могут иметь существенное влияние на расчеты эволюции галактик и звезд, в первую очередь, на эволюцию звезд, подобных Солнцу. «Наши выводы меняют многое, – говорит Дэцин. – Поскольку в прошлом сложность звездных ветров не учитывалась, любая предварительная оценка скорости потерь массы старых звезд могла быть ошибочной до 10 раз».

Наблюдения выявили множество различных форм, в дальнейшем связывающих образование звездного ветра с планетарными туманностями. «Ветры, которые мы наблюдали, демонстрируют разнообразные формы, подобны планетарным туманностям, – говорит Готлиб. – Некоторые похожи на диски, а другие имеют форму глаз, спиральных структур и даже дуг».

Астрономы быстро поняли, что фигуры образуются не случайно, и компаньоны – звезды низкой массы и тяжелые планеты – в окрестностях звезд AGB влияют на формы и узоры. «Так же, как ложка, которой вы размешиваете кофе с молоком в чашке, может создать спиральный узор, компаньон подсасывает материал к себе, пока вращается вокруг звезды и образует звездный ветер, – говорит Дечин. – Все наши наблюдения можно объяснить тем, что у звезд есть компаньон».

Кроме того, исследования закладывает прочную основу для понимания звезд, подобных Солнцу, и будущего самого Солнца. «Примерно через пять миллиардов лет Солнце станет более светлым, – говорит Готлиб. – Его радиус расширится до длины, сравнимой с текущим расстоянием между Солнцем и Землей, и оно войдет в фазу AGB». Дэцин добавил: «Юпитер или даже Сатурн – поскольку они имеют такую большую массу – повлияют на то, проведет Солнце свои последние тысячелетия в центре спирали, бабочки или любой другой привлекательной формы, которую мы видим на планетарных туманностях сегодня. Наши текущие моделирование прогнозируют, что Юпитер и Сатурн создадут слабую спиральную структуру на ветру Солнца, когда оно станет звездой AGB».

Читайте еще интересные новости о космосе.