Когда звезды с низким и средним весом, такие как наше Солнце, приближаются к концу своего жизненного цикла, они в конечном итоге отбрасывают свои внешние слои, оставляя позади плотную белую карликовую звезду. Эти внешние слои превратились в массивное облако пыли и газа, которое характеризуется яркими цветами и сложными узорами, известными как планетарная туманность. Когда-нибудь наше Солнце превратится в такую туманность, которую можно было бы увидеть за несколько световых лет.
Этот процесс, когда умирающая звезда порождает огромное облако пыли, уже известен как невероятно красивый и вдохновляющий благодаря многочисленным снимкам, сделанным Хаббл. Однако после просмотра знаменитой туманности Муравей в Европейском космическом агентстве (ESA) Гершельская космическая обсерваториягруппа астрономов обнаружила необычное лазерное излучение, которое предполагает наличие системы двойных звезд в центре туманности.
Исследование под названием «Гершель Обзор планетарной туманности (HerPlaNS): лазерные линии рекомбинации водорода в Mz 3 “, недавно появившиеся в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, Исследование было проведено Изабель Алеман из Университета Сан-Паулу и Лейденской обсерватории и включало в себя членов Научного центра им. Гершеля, Смитсоновской астрофизической обсерватории, Института астрономии и астрофизики, а также нескольких университетов.
Туманность Муравей (Aka. Mz 3) - это молодая биполярная планетарная туманность, расположенная в созвездии Норма, и получила свое название от двойных лепестков газа и пыли, которые напоминают голову и тело муравья. В прошлом прекрасная и запутанная природа этой туманности отображалась НАСА / ЕКА Космический телескоп Хаббл, Новые данные, полученные Гершелем, также указывают на то, что туманность Муравей излучает интенсивное лазерное излучение из своего ядра.
В космосе инфракрасные лазерные излучения обнаруживаются на очень разных длинах волн и только при определенных условиях, и известны только некоторые из этих космических лазеров. Интересно, что именно астроном Дональд Мензель - впервые наблюдавший и классифицировавший туманность Муравей в 1920 году (а потому и официально назвавший его Мензелем-3 после него) - одним из первых предположил, что лазеры могут появляться в туманности.
Согласно Менцелю, при определенных условиях естественное «усиление света стимулируемым излучением излучения» (иначе, откуда мы получаем термин «лазер») происходит в космосе. Это было задолго до открытия лазеров в лабораториях, событие, которое ежегодно отмечается 16 мая, известный как Международный день света ЮНЕСКО. Таким образом, было весьма уместно, что эта статья была также опубликована 16 мая, посвященная разработке лазера и его первооткрывателя Теодора Маймана.
Как Изабель Алеман, ведущий автор статьи, описала результаты:
«Когда мы наблюдаем Menzel 3, мы видим удивительно сложную структуру, состоящую из ионизованного газа, но мы не можем видеть объект в его центре, создающий эту модель. Благодаря чувствительности и широкому диапазону длин волн обсерватории Гершеля, мы обнаружили очень редкий тип излучения, называемый лазерным излучением на линии рекомбинации водорода, который позволил выявить структуру и физические условия туманности ».
«Такое излучение ранее было обнаружено только в горстке объектов, и по счастливому совпадению мы обнаружили, какой вид излучения предложил Мензел, в одной из обнаруженных им планетарных туманностей», - добавила она.
Вид наблюдаемого ими лазерного излучения требует очень плотного газа вблизи звезды. Сравнивая наблюдения из обсерватории Гершеля с моделями планетарной туманности, команда обнаружила, что плотность газа, излучающего лазеры, была примерно в десять тысяч раз плотнее, чем газ, наблюдаемый в типичных планетарных туманностях и в долях самой туманности Муравей.
Обычно область, близкая к мертвой звезде - в данном случае примерно расстояние между Сатурном и Солнцем - совершенно пуста, потому что ее материал был выброшен наружу после того, как звезда стала сверхновой. Любой затяжной газ скоро упадет на него. Но, как сказал профессор Альберт Зийльстра из Центра астрофизики Джодрелл-Бэнк и соавтор исследования:
«Единственный способ держать такой плотный газ рядом со звездой - это вращаться вокруг него в диске. В этой туманности мы действительно обнаружили плотный диск в самом центре, который виден примерно на ребре. Эта ориентация помогает усилить лазерный сигнал. Диск предполагает наличие двойного спутника, потому что выбросить газ на орбиту трудно, если звезда-спутник не отклонит его в правильном направлении. Лазер дает нам уникальный способ исследовать диск вокруг умирающей звезды, глубоко внутри планетарной туманности ».
В то время как астрономы еще не видели ожидаемую вторую звезду, они надеются, что будущие исследования смогут определить ее местонахождение, таким образом раскрывая происхождение таинственных лазеров Туманности Муравьев. При этом они смогут соединить два открытия (то есть планетарную туманность и лазер), сделанные одним и тем же астрономом более ста лет назад. Как добавил Йоран Пилбратт, исследователь проекта Гершеля из ЕКА:
«Это исследование показывает, что уникальная туманность Муравей в том виде, в каком мы видим ее сегодня, была создана сложной природой двойной звездной системы, которая влияет на форму, химические свойства и эволюцию на этих последних этапах жизни звезды. Гершель предложил отличные возможности наблюдения для обнаружения этого необычного лазера в туманности Муравей. Полученные данные помогут ограничить условия, в которых происходит это явление, и помогут нам уточнить наши модели звездной эволюции. Также приятно отметить, что миссия Гершеля смогла соединить два открытия Мензеля, имевшие место почти столетие назад ».
Космические телескопы следующего поколения, которые могут рассказать нам больше о планетарной туманности и жизненных циклах звезд, включают Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST). Как только этот телескоп выйдет в космос в 2020 году, он будет использовать свои передовые инфракрасные возможности, чтобы видеть объекты, которые в противном случае скрыты газом и пылью. Эти исследования могут многое рассказать о внутренних структурах туманностей и, возможно, пролить свет на то, почему они периодически выпускают «космические лазеры».
