Как у туманности Бабочка появились крылья

Планетарные туманности образуются, когда красные звезды-гиганты сбрасывают свои внешние слои, поскольку у них заканчивается гелиевое топливо, превращаясь в горячие, плотные белые карлики размером примерно с Землю. Выброшенный материал, обогащенный углеродом, образует ослепительные узоры, мягко уносимые ветром в межзвездную среду.



Большинство планетарных туманностей имеют примерно круглую форму, но некоторые из них имеют форму песочных часов или крыльев, как, например, метко названная «Туманность Бабочки». Эти формы, вероятно, образованы гравитационным притяжением второй звезды, вращающейся вокруг «родительской» звезды туманности, в результате чего материал расширяется в пару небулярных долей или «крыльев». Подобно расширяющемуся воздушному шару, крылья со временем растут, не меняя своей первоначальной формы.

Однако новое исследование показывает, что в туманности Бабочка что-то не так. Когда команда под руководством астрономов из Вашингтонского университета сравнила два снимка туманности Бабочка, сделанные космическим телескопом Хаббл в 2009 и 2020 годах, они увидели резкие изменения материала внутри крыльев. Как они сообщат 12 января на 241-й встрече Американского астрономического общества в Сиэтле, мощные ветры вызывают сложные изменения материала внутри крыльев туманности. Они хотят понять, как такая активность возможна из-за того, что должно быть «распыляющейся, в значительной степени умирающей звездой без остатка топлива».



«Туманность Бабочка экстремальна по массе, скорости и сложности своих выбросов из центральной звезды, температура которой более чем в 200 раз выше, чем у Солнца, но при этом лишь немного больше, чем Земля», — сказал руководитель группы Брюс Балик, сотрудник Университета Вашингтона. заслуженный профессор астрономии. «Я годами сравниваю снимки Хаббла и никогда не видел ничего подобного».

Команда сравнила высококачественные изображения Хаббла, сделанные с разницей в 11 лет, чтобы определить скорость и характер роста особенностей крыльев туманности. Основная часть анализа была выполнена Ларсом Борхертом, аспирантом Орхусского университета в Дании, который участвовал в этом исследовании в качестве студента бакалавриата UW.

Борхерт обнаружил примерно полдюжины «струй», начавшихся около 2300 лет назад и закончившихся 900 лет назад, выбрасывающих материал серией асимметричных потоков. Материал во внешних частях туманности движется быстро, со скоростью около 500 миль в секунду, в то время как материал ближе к скрытой центральной звезде расширяется гораздо медленнее, примерно в десятую часть этой скорости. Пути струй пересекаются, образуя «беспорядочные» структуры и узоры роста внутри крыльев.



По словам Балика, многополярную и быстро меняющуюся внутреннюю структуру туманности нелегко объяснить с помощью существующих моделей формирования и развития планетарных туманностей. Звезда в центре туманности, скрытая пылью и обломками, могла слиться со звездой-компаньоном или оттянуть материал от ближайшей звезды, создавая сложные магнитные поля и генерируя джеты.

«На данный момент это всего лишь гипотезы», — сказал Балик. «Это показывает нам, что мы не полностью понимаем весь спектр процессов формирования, происходящих при формировании планетарных туманностей. Следующим шагом является получение изображения центра туманности с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, поскольку инфракрасный свет от звезды может проникать сквозь сквозь пыль».



Звезды, подобные нашему Солнцу, когда-нибудь раздуются до размеров красного гиганта и сформируют планетарные туманности, выбрасывая углерод и другие относительно тяжелые элементы в межзвездную среду, чтобы сформировать звездные системы и планеты в далеком будущем. Это новое исследование и другие «цейтраферные» анализы планетарных туманностей могут помочь проиллюстрировать не только то, как будут формироваться материалы для звездных систем завтрашнего дня, но и то, как строительные блоки нашего собственного оазиса были произведены и собрали миллиарды много лет назад.

«Это история сотворения, которая снова и снова происходит в нашей вселенной», — сказал Балик. «Процессы формирования дают ключевое представление об истории и влиянии звездной активности».

Другими членами команды являются Джоэл Кастнер из Рочестерского технологического института и Адам Франк из Рочестерского университета.

Источник