Planētu miglāji ir skaistākie objekti naksnīgajās debesīs. Viņu gossamer gāzes čaumalas ir citpasaules un aizraujošas. Tie aizrauj acis, un skatītājiem nav vajadzīgas zinātniskas zināšanas, lai tās ievilktu.
Kā tie tiek radīti un kāpēc tie izskatās tik skaisti?
Pirmkārt, ja jūs to vēl nezināt, planētu miglāji ir nepareizi nosaukti. Viņiem nav nekāda sakara ar planētām. Bet, kad astronomi pirmo reizi tos novēroja ar saviem agrīnajiem teleskopiem, viņi domāja, ka tie izskatās pēc planētām. Nepareizais apzīmējums ir datēts ar 1780. gadiem, kad astronomi, piemēram, Viljams Heršels, tos aprakstīja.
Tagad mēs zinām savādāk. Mēs zinām, ka planētu miglājs patiesībā ir gāzes slāņi, kas izplūst no sarkanās milzu zvaigznes ārējās atmosfēras un izgaismoti ar zvaigznes starojumu. Dažādas krāsas ir no dažādiem ķīmiskajiem elementiem gāzē. Bet sāksim no sākuma.
'Mēs varam redzēt mirstošās centrālās zvaigznes ietekmi, kā tā izlej un sasmalcina savu izmesto materiālu.'
Džoels Kastners, Ročesteras Tehnoloģiju institūts.
Miglāji sākas ar zvaigznēm, kuru Saules masa ir no 1 līdz 8. Tuvojoties zvaigznes saplūšanas dzīves beigām, zvaigznes gravitācija vājinās, jo tā zaudē masu. Zvaigzne izplešas par sarkanu milzi un sāk izdalīt gāzes slāņus no atmosfēras kosmosā. Šiem slāņiem virzoties uz āru, tos jonizē ultravioletais starojums no zvaigznes, kas aprakta visa šī skaistuma vidū. Tas izgaismo gāzes čaulas, kad tās virzās prom no zvaigznes, ko tagad sauc par planētas miglāja kodolu jeb PNN.
Planētu miglāji astronomiskā ziņā ir salīdzinoši īslaicīgas parādības. Tie kalpo tikai dažus desmitus tūkstošu gadu. Mūsu pašu Saule sekos šim evolūcijas ceļam un kļūs par sarkano milzi un atmetīs savu atmosfēru, veidojot planētu miglāju.
Planētu miglājs NGC 2818 ir ligzdots atklātā zvaigžņu kopas NGC 2818A iekšpusē. Šis planētu miglājs nav šī pētījuma daļa. Pateicība: NASA, ESA un Habla mantojuma komandai (STScI/AURA)
Nesenajā Amerikas Astronomijas biedrības 237. sanāksmē piektdien, 15. janvārī, zinātnieki no Ročesteras Tehnoloģiju institūta (RIT) un Green Bank teleskopa prezentēja jaunus pētījumus par to, kā planētu miglāji veido savas satriecošās formas. Viņu darbs ir vērsts uz Habla attēliem, kuros redzami divi labi zināmi planētu miglāji: Tauriņa miglājs (NGC 6302) un Jewel Bug miglājs (NGC 7027).
2019. un 2020. gadā Habls izmantoja savu Wide Field Camera 3, lai attēlotu abus miglājus to pilnajā panhromātiskajā krāšņumā. Emisijas līniju attēli no gandrīz ultravioletā starojuma līdz gandrīz infrasarkanajam starojumam ļāva astronomiem detalizēti izpētīt miglājus. Šie panhromatiskie pētījumi bija pirmie šāda veida pētījumi. Tas viss ir vērsts uz to, lai izprastu miglāju veidošanās procesu un pārbaudītu bināro zvaigžņu vadīto miglāju veidošanās modeļus.
Džoels Kastners ir viens no šī darba pētniekiem. Kastners ir RIT profesors Česteras F. Karlsona Attēlveidošanas zinātnes centrā un Fizikas un astronomijas skolā. Paziņojumā presei, kurā tika skaidrots darbs, Kastners sacīja: 'Mēs tos preparējam. Mēs varam redzēt mirstošās centrālās zvaigznes ietekmi, kā tā izlej un sasmalcina savu izmesto materiālu. Tagad mēs redzam, kur materiālā, ko centrālā zvaigzne ir izmetusi, dominē jonizēta gāze, kur dominē vēsāki putekļi, un pat to, kā karstā gāze tiek jonizēta neatkarīgi no tā, vai zvaigznes UV starojums vai sadursmes, ko izraisa tās klātbūtne. , strauji vēji.'
Habls nesen tika pārkvalificēts uz NGC 6302, kas pazīstams kā “Tauriņa miglājs”, lai novērotu to pilnīgākā gaismas spektrā, sākot no gandrīz ultravioletā līdz gandrīz infrasarkanajam starojumam, palīdzot pētniekiem labāk izprast tā tehnisko krāsu “spārnu” mehāniku. no gāzes. Attēla autoritāte: NASA, ESA un J. Kastners (RIT)
Saskaņā ar šo pētījumu Tauriņa miglājs ir ļoti jauns, apmēram 2000 gadus vecs. (Izskatījās, ka aptuveni tajā pašā laikā Romas armija cieta no tā sliktākā sakāve .) Viena miglāja daļa ir vēl jaunāka. Tā sauktie 'spārni' — S-veida dzelzs emisijas pazīmes — nav pat 2000 gadus veci.
Pētījums atklāja arī vēl vienu pārsteigumu: tas, ko astronomi uzskatīja par centrālo zvaigzni, patiesībā nav. Tas patiesībā ir daudz tuvāk Zemei un nav saistīts ar tauriņu. Lai identificētu īsto zvaigzni visa centrā, būs nepieciešams jaudīgs teleskops, piemēram, Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, un Kastners cer, ka JWST to darīs.
Tauriņa miglāja attēls no Kastnera AAS prezentācijas. Melnbaltie punkti bija astronomu centrālā zvaigzne. Bet šis jaunais attēlveidošanas pētījums liecina, ka šie atklājumi bija nepareizi. Centrālā zvaigzne ir parādīta dzeltenā krāsā. Attēla kredīts: Kastner et al.
Otrs miglājs šajā pētījumā ir Jewel Bug miglājs jeb NGC 7207.
Kreisajā pusē ir attēls ar Jewel Bug miglāju (NGC 7027), ko Habla kosmiskais teleskops uzņēma 2019. gadā un izlaida 2020. gadā. Pēc pētnieku turpmākās analīzes tika iegūts RGB attēls labajā pusē, kurā redzama izzušana putekļu dēļ, kā secināts no divu ūdeņraža emisijas līniju relatīvais stiprums, kā sarkans; sēra emisija attiecībā pret ūdeņradi ir zaļa; un dzelzs emisija kā zila. Attēla kredīts: STScI, Alyssa Pagan; P. Moraga (RIT) u.c.
Komandas pētījums par Jewel Bug miglāju ir balstīts uz 25 gadu nepārtrauktu uzraudzību, kas aizsākās Habla teleskopa pirmsākumos. Paula Moraga Baez ir viena no pētniecēm, kas iesaistītas šajā planētu miglāju izpētē. Baezs ir doktora grāds. astrofizikas zinātņu un tehnoloģiju students. Paziņojumā presei Baez teica, ka Jewel Bug ir 'ievērojams ar savu neparasto apļveida simetrisko, asimetrisko un punktu simetrisko (bipolāru) struktūru pretstatu.' Baezs paskaidroja, ka 'miglājs saglabā arī lielas molekulāro gāzu un putekļu masas, neskatoties uz to, ka tajā ir karsta centrālā zvaigzne un augsts ierosmes stāvoklis.'
Šis ir ekrānuzņēmums no viena no prezentācijā redzamajiem slaidiem. Tas parāda dzelzs II emisijas līnijas NGC 72027. Moraga saka, ka tas parāda, kur notiek triecieni. Šie triecieni norāda uz sadursmēm, kas rada dažādus jonizācijas stāvokļus. Šie triecieni palīdz izveidot planētas miglāja formu. Attēla kredīts: Moraga, Kastner et al, 2021.
The Ziemeļu paplašinātā milimetru masīva (NOEMA) teleskops arī deva ieguldījumu šajā pētījumā. Džesijs Bublics, pēcdoktorantūras pētnieks Zaļās bankas observatorijā, analizēja NOEMA NGC 7207 attēlus. Viņš spēja identificēt molekulāros marķierus, kas parāda, kā rentgena un ultravioletā gaisma joprojām maina miglāja ķīmiju. Vairāku teleskopu attēlu kombinācija vairākos viļņu garumos parāda, kā starojums no NGC 7207 centrālās zvaigznes veido dažādus miglāja reģionus.
'Mēs esam ļoti satraukti par šiem atklājumiem,' sacīja Bublitz. “Mēs cerējām atrast struktūru, kas skaidri parāda CO+ un HCO+ telpisku sakritību vai pilnībā atšķirīgos reģionos, ko mēs arī izdarījām. Šī ir pirmā NGC 7027 vai jebkura planētu miglāja karte CO+ molekulā un tikai otrā CO+ karte jebkuram astronomiskajam avotam.
RGB attēls labajā pusē atklāj molekulu CO+ (sarkans) un HCO+ (zils) telpisko atdalīšanu, kas liecina attiecīgi par UV un rentgena procesiem. Daudz dziļāks [O III] optiskais attēls (zaļš) nodrošina jonizētās atomu struktūras un radio molekulāro novērojumu līdzsvarošanu. Attēla kredīts: STScI, Alyssa Pagan; J. Bublitz (NRAO/GBO) et al.
Planētu miglāji astronomiskā ziņā tiek izveidoti diezgan ātri. Sarkanajai milzu zvaigznei nometot savus slāņus, tās zvaigžņu vēji palīdz veidot šos slāņus smalkās formās, kas nosaka planētu miglājus. Tad, kad zvaigzne zaudē savu masu, tā kļūst par planētas miglāja kodolu (PNN). Vējš no PNN ir ātrāks nekā vējš no sarkanā giganta, un tas iedarbojas uz gāzi, kas tiek izvadīta no sarkanā milža. Šīs zvaigžņu vēju mijiedarbības palīdz radīt dažādas formas, kas tiek eksponētas planētu miglājos.
Kastners saka, ka viņu darbs ir 'smēķēšanas lielgabals', kas pierāda, ka abi vēji mijiedarbojas, veidojot šīs formas.
Teorija arī parāda, ka planētu miglāju forma var liecināt par cilmes zvaigznes neredzētu bināro pavadoni. Lai gan šī prezentācija nesniedza pārliecinošus pierādījumus par pavadoni, daži attēli parāda, ka ir slikti saprotami procesi, kas varētu būt saistīti ar binārās zvaigznes scenāriju.
Bublits iepazīstināja ar attēlu, kurā redzamas trīs atsevišķas strūklas, kas veido miglāju. 'Tātad mums kopumā ir pierādījumi par šīm periodiskajām strūklām, kas plīst cauri planētas miglāja NGC 7207 diezgan sfēriskajam vai simetriskam apvalkam, norādot, ka tas savā joprojām īsajā dzīves laikā ir piedzīvojis ļoti interesantus procesus.'
NGC 7207 iegūst daļu no savas formas no trim periodiskām strūklām, kas plīst cauri tā apvalkam. Attēla kredīts: Bublitz, Kastner et al, 2021.
Šajā pētījumā ietvertie miglāji nebūs ilgi. Pēc Kastnera un viņa kolēģu domām, tie ir divi no jaunākajiem un visstraujāk attīstošajiem planētu miglājiem. To kalpošanas laiks ir īss, un gāzes, no kurām tie ir izgatavoti, turpina virzīties prom no cilmes zvaigznes, kas galu galā kļūs par balto punduri, tās izbalēs un izkliedēsies.
Šīs gāzes galu galā kļūs par daļu no Starpzvaigžņu vide . Tādā veidā planētu miglājiem ir svarīga loma nākamās paaudzes zvaigžņu veidošanā. Gāzēm no miglājiem ir augstāks metāliskums, un zvaigznēm, kas veidojas no šīm gāzēm, būs augstāks metāliskums. Tāpat arī visas planētas, kas veidosies ap kādu no šīm zvaigznēm. Un akmeņainām planētām, piemēram, Zemei, ir nepieciešami metāli, lai veidotos.
Planētu miglāji ir aizraujoši, pat ja nav visu šo detalizēto zināšanu, lai tos izskaidrotu. Astronomiskā izteiksmē tie ir tikai īsi gāzes piepūles. Tehnoloģiskās civilizācijas acumirklī viņi ir pazuduši.