Раскрыт секрет образования планетарных туманностей
Биполярная планетарная туманность Бабочка (NGC 6302). Фото ESO с сайта www.innovations-report.com
Группе астрономов, работающих в Германии и Южной европейской обсерватории в Чили, впервые удалось обнаружить присутствие магнитных полей в центральных звездах четырех планетарных туманностей.
Как известно, звезды, подобные нашему Солнцу, в конце своей жизни, когда почти весь водород в их недрах выгорает, превратившись в гелий, сбрасывают расширяющиеся газовые оболочки, образуя при этом планетарные туманности. Точнее говоря, в конце фазы водородного синтеза эти звезды сначала раздуваются, увеличивая свой диаметр на два порядка, и становятся "красными гигантами", а вот уже в конце этой сравнительно недолгой фазы "красного гиганта" получившийся шарик как бы сдувается: внешние слои (т.е. изгнанный из звезды газ) продолжают расширение, а в центре остается яркая центральная звезда, которая позже превращается в подобие белого карлика (когда ядерный синтез полностью прекратится). Астрономы считают, что планетарная туманность формируется в тот промежуток времени, когда быстрый звездный ветер, исходящий из центральной звезды, "догоняет" более медленные потоки, исторгнутые ранее (когда звезда изгнала большую часть своего внешнего слоя). Граница между этими двумя потоками - зона динамического удара, который и порождает характерную видимую "плотную" оболочку планетарной туманности. Эта газовая оболочка разогревается и освещается светом, испускаемым горячей центральной звездой. Свет от центральной звезды способен продлить существование планетарной туманности на время свыше 10 тысяч лет.
Несмотря на то, что газ в таких случаях извергается сферически-симметричными звездами, приблизительно 80 процентов этих замечательных газовых образований вовсе не представляют собой банальные сферы, а демонстрируют весьма прихотливые морфологические картины. Это давнее и таинственное обстоятельство уже получило свое теоретическое объяснение: ученые предполагают, что в формировании "неправильных" планетарных туманностей активную роль играют магнитные поля родительской звезды. Конкурирующие гипотезы ставили во главу угла некий центробежный эффект из-за быстрого вращения красных гигантов либо предполагали в таких случаях существование звезд-компаньонов, вносящих нарушения в сферическую симметрию. И только теперь исследователям во главе с Штефаном Йорданом (Stefan Jordan) из Института вычислительной астрономии (Astronomisches Rechen-Institut - ARI, Гейдельберг) удалось показать, что магнитные поля действительно способны создавать эти замечательные формы. Чтобы представить похожую картину, достаточно вспомнить рисунок силовых линий постоянного магнита, демонстрируемый с помощью опилок на уроках физики в средней школе. Так как сильные магнитные поля звезд также воздействуют и на плазму и ионизированный газ, вещество склонно с большей легкостью покидать звезду на магнитных полюсах, где магнитные поля наиболее сильны (впрочем, возможна и комбинация сразу нескольких механизмов).
В 2002 году первые признаки присутствия таких магнитных полей были найдены радиоастрономами в околозвездных оболочках гигантских звезд. Эти околозвездные оболочки являются прародителями планетарной туманности, однако магнитные поля непосредственно в самих туманностях и в сохранившихся в их центрах карликовых звездах до сих пор не наблюдались, требовалось более мощное разрешение.
Немецкие астрофизики воспользовались инструментарием (спектрографом FORS1) Очень Большого Телескопа (Very Large Telescope) Обсерватории Паранал в Атакаме (Чили), чтобы измерить поляризацию света, испускаемого звездами в центрах планетарных туманностей. Дело в том, что энергия атомов в магнитном поле меняется предсказуемым образом (этот процесс известен под названием эффекта Зеемана (1896) - расщепление спектральных линий и уровней энергии атомов и молекул в магнитном поле). Таким образом, изучая поляризационную картину, можно дистанционно измерить напряженность магнитного поля.
Группа проанализировала данные по магнитным полям для каждой из четырех центральных светил в четырех несферических туманностях (NGC 1360, HBDS1, EGB 5 и Abell 36), которые они изучали, и выяснила, что напряженность этих полей примерно в тысячу раз превышает напряженность магнитного поля нашего Солнца.
Теперь Йордан и его коллеги собираются провести контрольный эксперимент - найти какие-нибудь признаки наличия магнитных полей у сферически-симметричных планетарных туманностей (они должны быть слабее), чтобы удостовериться, что именно эти силы ответственны за формирование сложных туманностей.
Источники:
The first detection of magnetic fields in the central stars of four planetary nebulae - Innovations Report
Magnetic Fields May Warp Planetary Nebulae - Scientific American
Astronomers pin down cause of strange cosmic shapes - USA Today
Ссылки:
Зеемана эффект. Расщепление уровней энергии и спектральных линий атомов в магнитном поле
Анализ эффекта Зеемана - прямой метод исследования звездных магнитных полей
Обсудить
Справка
Планетарная туманность
- система из звезды и окружающей ее светящейся газовой оболочки (масса которой - около 0,1 солнечной массы). Такие объекты были открыты английским астрономом Вильямом Гершелем (1738-1822) около 1783 г., теперь их известно около 1600. Планетарные туманности на самом деле не имеют никакого отношения к планетам, а получили свое название во времена слабых телескопов, потому что напоминали тогда астрономам планетные диски. Впрочем, не все планетарные туманности обладают формой диска; многие имеют вид кольца или симметрично вытянуты вдоль некоторого направления (биполярные туманности). Рождаются в результате звездных взрывов - обычно это оболочка, сброшенная звездой-гигантом. Длительность жизни планетарной туманности в наблюдаемой фазе - около 10-20 тысяч лет.
Статьи по теме
Раскрыт секрет образования планетарных туманностей
Звезды, подобные нашему Солнцу, в конце своей жизни сбрасывают расширяющиеся газовые оболочки, образуя при этом планетарные туманности. Несмотря на сферически-симметричную родительскую звезду, примерно 80% этих примечательных образований формируются с нарушением сферической симметрии. Это давнее и таинственное обстоятельство получило свое объяснение после открытия германских астрофизиков.
Фантастические скульптуры в Туманности Кошачий Глаз
На детальном снимке, полученном с помощью космического телескопа "Хаббл", Туманность Кошачий Глаз напоминает всепроникающее демоническое око злого волшебника Саурона из кинофильма, снятого по знаменитой книге Толкиена "Властелин колец". Видны одиннадцать или даже большее количество концентрических колец, иначе говоря, оболочек вокруг Кошачьего Глаза.
Самая молодая планетарная туманность
На снимке, полученном с помощью космического телескопа "Хаббл", запечатлена так называемая Туманность Ската, самая молодая из всех известных на сегодняшний день планетарных туманностей. Еще двадцать пять лет назад на этом месте не было ничего примечательного, поскольку газ, который окутывает погибающую звезду, заключенную в самом центре туманности, еще не был достаточно горяч, чтобы светиться в оптическом диапазоне.
Смерть запрещенного барабанщика: впервые следы гамма-всплеска найдены в нашей Галактике
Комбинация данных, полученных от "Чандры", с наблюдениями в инфракрасном диапазоне, проведенными в обсерватории Паломар, позволила обнаружить остатки одного из самых катастрофических взрывов, случившихся в пределах нашего Млечного пути. Следы подобного явления в нашей Галактике удалось идентифицировать впервые, а сама вспышка произошла несколько тысяч лет назад.
"Хаббл" исследует межзвездные пузыри
На этой необычной фотографии представлено редкое зрелище - своеобразный астрономический эквивалент так называемой жеоды - то есть полость в газовом облаке, "вырезанная" звездным ветром и интенсивной ультрафиолетовой радиацией молодой горячей звезды. Объект N44F расположен приблизительно в 160 тысячах световых лет от Земли в соседней карликовой галактике Большое Магелланово облако.
"Спитцер" разглядел таинственное кольцо внутри туманности
Снимки в инфракрасном диапазоне, полученные с помощью нового космического телескопа "Спитцер", направленного в сторону планетарной туманности NGC 246, продемонстрировали то, чего не удавалось разглядеть никогда прежде: комковатое кольцо из вещества, выброшенного погибающей звездой. Состав этого чудовищного "пончика" и история его формирования пока представляют собой тайну, однако ученые надеются вскоре ее разгадать.
Обнаружен новый тип космических взрывов
Российские и американские астрономы идентифицировали новый класс космических взрывов. Эти взрывы обладают большей мощью, чем взрывы сверхновых звезд, однако значительно уступают большинству "обычных" гамма-всплесков, являясь таким образом промежуточным звеном в иерархии звездных катаклизмов. Возможно, существует самая тесная связь между такими экстремальными событиями и более "привычными" вспышками сверхновых.
Туманность Полумесяца: смертные муки младенца-тяжеловеса
Рентгеновская космическая обсерватория "Чандра" позволила рассмотреть ужасающую, но по-своему прекрасную сцену суицида молодой звезды HD 192163, расположенной от нас на расстоянии примерно в 5 тысяч световых лет в созвездии Лебедя, - астрономы на снимках отчетливо видят первые признаки назревающего звездного кошмара.
Найдена самая массивная двойная звездная система
Приблизительно в 20 тысячах световых лет от Земли найдены две сверхмассивные звезды, которые схватились друг с другом в длительном спарринге, подобно двум тяжеловесным борцам сумо. Они обращаются вокруг общего центра масс с периодом в 3,7 дня, почти касаясь друг друга, поэтому ни о каком спокойствии в этом районе Вселенной и речи быть не может - постоянно высвобождаемая при их взаимодействии энергия дает начало горячим и мощным звездным ветрам.
"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов
Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").
Радиоастрономы нашли самый молодой звездный труп
Канадские исследователи считают, что им удалось идентифицировать недавно сформировавшуюся черную дыру или нейтронную звезду. По всей видимости, это открытие служит подтверждением теории, согласно которой подобные экзотические квазизвездные объекты рождаются в результате взрывов гигантских звезд.
Смертельный супергорячий мотылек-однодневка
Космический телескоп "Хаббл" сделал фотографию останков звезды солнечного типа, которая сбросила свою внешнюю оболочку, точно какая-то чудовищная "куколка", и теперь во всю ширь развернула свои переливчатые "крылья" гигантской космической "бабочки".
Гигантский глаз - это ствол, направленный прямо на Землю
На одном из крупнейших и самых детальных изображений из когда-либо полученных астрономами запечатлена имеющая форму катушки Спиральная Туманность (иначе говоря, Туманность Улитки, NGG 7293). История появления этой фотографии необычна.
"Хаббл": Потрясающие картины таинственного "звездного нарыва"
Когда произошло "извержение" ничем до того не примечательного объекта V838 в созвездии Единорога, то на какое-то время он стал самой яркой звездой во всем Млечном пути. В отличие от обычной новой она просто очень сильно расширилась, чтобы оставаться при этом сравнительно "прохладным", но очень ярким сверхгигантом. Это небывалая метаморфоза бросает вызов укоренившимся за последнее время в астрофизике взглядам на эволюцию звезд.
Туманность Карандаша: занавес театра смерти
Новое изображение так называемой "Туманности Карандаша" получено с помощью космического телескопа "Хаббл". Самое поразительное в этой картине - цвета и подробная структура туманности. Объект, вошедший в кадр, представляет собой всего лишь малую часть гигантского остатка давно взорвавшейся звезды. Приблизительно 11 тыс лет назад звезда, расположенная в те времена на месте этой туманности в южном созвездии Парус, внезапно вспыхнула, и в земных небесах какое-то время она сияла в 250 раз ярче Венеры.
Пыльная радуга в Туманности Яйца
Похожее на вид поверхности озера, которую колеблет слабый ветерок и освещают подводные огни, изображение Туманности Яйца, полученное "Хабблом", предлагает астрономам особый взгляд на обычно невидимые частицы пыли, пеленающие стареющую звезду.
Пульсар 3C58 прохлаждается и расставляет сети
Изучение молодого пульсара 3C58 с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA "Чандра" позволило зафиксировать аномально быстрое охлаждение этого объекта. Полученные данные позволяют предположить, что плотность вещества пульсара на самом деле гораздо выше той, что следует из общепринятых теорий.
Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.
Жертва 1572 года выжила и дает показания
Международная группа астрономов идентифицировала выжившего компаньона звезды, которая в 1572 году наблюдалась землянами как сверхновая. Эта сверхновая связана с именем великого датского астронома Тихо Браге, проведшего тогда важнейшие наблюдения. Новое научное достижение рассматривается в качестве первого шага, позволяющего получить прямое экспериментальное доказательство в поддержку давней теории, описывающей заключительные этапы жизни этого специфического типа звезд.
Грядущее Солнечной системы оказалось в два раза менее кошмарным
Воспользовавшись новейшими интерферометрическими методами для непосредственных наблюдений близких окрестностей пяти звезд типа Миры ученые с удивлением обнаружили, что эти звезды на самом деле окружены вводившей до сих пор астрономов в заблуждение почти прозрачной оболочкой из водяного пара, а также, возможно, угарным газом и другими молекулами. Эта оболочка придает звездам этого класса обманчиво большой внешний размер.
Звезда-гигант Бетельгейзе рассыпается в пыль
Группа американских астрономов сообщила о проводимых с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдениях процессов, протекающих в атмосфере близкой к нам гигантской звезды Бетельгейзе. Удалось непосредственно разглядеть раскаленный газ, исторгаемый из бурлящей звездной атмосферы на расстояния гораздо большие, чем в случае любой другой известной астрофизикам звезды. С этим исторгнутым из звезды и остывающим горячим газом связаны довольно сложные процессы, протекающие во вздутых верхних слоях атмосферы Бетельгейзе.
Уютный Плутон станет последним оазисом жизни
Когда-нибудь Земля неизбежно погибнет, поглощенная раздувшимся Солнцем. Возможно внешняя часть Солнечной системы все же сохранится и станет последним уютным оазисом. Компьютерное моделирование показывает, что условия в поясе Койпера могут к тому времени стать даже более благоприятными для возникновения и развития жизни, чем на заре нашей планеты.
Новости по теме
