Туманність Бумеранг - це планетарна туманність, створена вмираючою червоною зіркою-гігантами (розташована приблизно за 5000 світлових років від Землі), є надзвичайною загадкою для астрономів з 1995 року. Це було в цей час, завдяки команді, яка використовувала В даний час знятий з експлуатації 15-метровий шведський субміліметровий телескоп ESO (SESTI) в Чилі, що ця туманність стала відомою як найхолодніший об’єкт у відомому Всесвіті.
І тепер, через 20 років потому, ми можемо знати, чому. За даними команди астрономів, яка використовувала великий міліметровий / субміліметровий масив Атакама (ALMA) - розташований у пустелі Атакама на півночі Чилі - відповідь може передбачати невелику зірку-супутника, що занурюється в червоний гігант. Цей процес міг би викинути більшу частину речовини великої зірки, створюючи надто холодний відтік газу та пилу в процесі.
Висновки команди з'явилися в роботі під назвою "Найблудніше місце у Всесвіті: Зондування ультрахолодного відтоку та пилового диска в туманності Бумеранга", яка нещодавно з'явилася в Астрофізичний журнал. Під керівництвом Рагвендра Сахай, астронома з НАСА в лабораторії реактивного руху, вони стверджують, що швидке розширення цього газу є причиною того, що він став таким холодним.
Спочатку виявлена в 1980 році командою астрономів, що використовували англо-австралійський телескоп в Обсерваторії Сайдингової Весни, таємниця цієї туманності стала очевидною, коли астрономи відзначили, що вона, здається, поглинає світло Космічного мікрохвильового фону (CMB). Це фонове випромінювання, яке є залишком енергії від Великого вибуху, забезпечує природну фонову температуру космосу - 2,725 К (–270,4 ° С; –454,7 ° F).
Щоб туманність Бумеранга поглинула це випромінювання, вона повинна була бути навіть холоднішою, ніж КМВ. Подальші спостереження показали, що це насправді так, оскільки туманність має температуру менше половини градуса К (-272,5 ° C; -458,5 ° F). Причина цього, згідно з недавнім дослідженням, пов’язана з газовою хмарою, яка простягається від центральної зірки на відстань 21 000 АС (21 тисяча разів більше відстані між Землею та Сонцем).
Газова хмара - це результат струменя, який обстрілює центральна зірка, - розширюється зі швидкістю, яка приблизно в 10 разів швидша, ніж те, що може створити одна зірка самостійно. Провівши вимірювання за допомогою ALMA, які виявили ділянки відтоку, які ніколи не були помічені (на відстань близько 120 000 АС), команда дійшла висновку, що саме це призводить до підвищення температури до рівнів, нижчих, ніж фонове випромінювання.
Вони також стверджують, що це було наслідком того, що центральна зірка в минулому зіткнулася з бінарним супутником і навіть змогла вивести, як виглядала первинна до того, як відбулося це. Первинною, як стверджують вони, була Червона гігантська гілка (RGB) або рання RGB-зірка - тобто зірка в останній фазі свого життєвого циклу - розширення якої спричинило тяжіння її бінарного супутника.
Зірка супутника врешті-решт би злилася зі своїм ядром, що спричинило початок відтоку газу. Як пояснила Рагвендра Сахай у прес-релізі НАПУ:
«Ці нові дані показують нам, що більшість зоряних оболонок з масивної червоної зірки-гіганта вибухнули в космос зі швидкістю, що значно перевищує можливості єдиної, червоної зірки-гіганта. Єдиний спосіб викинути таку велику масу і з такою надзвичайною швидкістю - це гравітаційна енергія двох взаємодіючих зірок, яка б пояснила дивовижні властивості надхолодного відтоку ».
Ці результати стали можливими завдяки здатності ALMA забезпечити точні вимірювання ступеня, віку, маси та кінетичної енергії туманності. Крім того, крім вимірювання швидкості відтоку, вони зібрали, що це відбувається приблизно від 1050 до 1925 років. Отримані дані також вказують на те, що дні Туманності Бумеранга як найхолоднішого об'єкта у відомій Всесвіті можуть бути пронумеровані.
Очікуючись вперед, червона гігантська зірка в центрі, як очікується, продовжить процес становлення планетарної туманності - де зірки проливають свої зовнішні шари, утворюючи розширюється оболонку газу. У цьому відношенні очікується, що він скоротиться і нагріється, що нагріє туманність навколо нього і зробить його яскравішим.
Як сказав Ларс-Оке Німан, астроном із Об'єднаної обсерваторії ALMA в Сантьяго, Чилі, та співавтор статті, сказав:
«Ми бачимо цей чудовий об’єкт у дуже особливий, дуже короткочасний період його життя. Можливо, ці суперкосмічні морозильні камери досить поширені у Всесвіті, але вони можуть підтримувати такі екстремальні температури лише порівняно короткий час ".
Ці висновки також можуть дати нові уявлення про ще одну космологічну таємницю - про те, як ведуть себе гігантські зірки та їхні супутники. Коли більша зірка в цих системах існує її фаза основної послідовності, вона може споживати свого меншого супутника і аналогічно перетворюватися на «космічний морозильник». У цьому полягає цінність об'єктів, як туманність Бумеранга, яка кидає виклик звичайним уявленням про взаємодію бінарних систем.
Він також демонструє цінність таких інструментів наступного покоління, як ALMA. Враховуючи свої чудові оптичні можливості та здатність отримувати більше інформації з високою роздільною здатністю, вони можуть показати нам кілька раніше не бачених речей про наш Всесвіт, які можуть лише кинути виклик нашим попередньо уявленим уявленням про те, що можливо там.
