Коли зірки низької та середньої ваги, як наше Сонце, наближаються до кінця життєвих циклів, вони врешті відкидають свої зовнішні шари, залишаючи позаду щільну білу карликову зірку. Ці зовнішні шари стали масивною хмарою пилу та газу, яка характеризується яскравими кольорами та хитромудрими візерунками, відомими як планетарна туманність. Колись наше Сонце перетвориться на таку туманність, яку можна побачити з світлових років.
Цей процес, коли вмираюча зірка породжує велику хмару пилу, вже був відомий як неймовірно красивий і надихаючий завдяки багатьом знімкам, зробленим Хаббл. Однак після перегляду знаменитості Туманності Мураш з Європейським космічним агентством (ESA) Космічна обсерваторія Гершель, команда астрономів виявила незвичну лазерну емісію, яка дозволяє припустити, що в центрі туманності є система подвійної зірки.
Дослідження під назвою “Гершель Дослідження планетарних туманностей (HerPlaNS): лазерні лінії рекомбінації водню в Мц 3 ", нещодавно з'явилися в Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства. Дослідженням керувала Ізабель Алеман з Університету Сан-Паулу та Лейденської обсерваторії, і вона включала членів Наукового центру Гершель, Смітсонівської астрофізичної обсерваторії, Інституту астрономії та астрофізики, та багатьох університетів.
Туманність Мурашок (ака. Mz 3) - молода біполярна планетарна туманність, розташована в сузір’ї Норми, і отримала свою назву від подвійних часток газу і пилу, що нагадують голову і тіло мурашки. Раніше НАСА / ЄКА зображували прекрасну і хитромудру природу цієї туманності Космічний телескоп Хаббл. Нові дані, отримані Гершелем, також вказують на те, що туманність Мурахи випромінює інтенсивні випромінювання лазера зі свого ядра.
У космосі випромінювання інфрачервоного лазера виявляється на дуже різній довжині хвилі і лише за певних умов, і лише деякі з цих космічних лазерів відомі. Цікаво, що саме астроном Дональд Мензел, який вперше спостерігав і класифікував Туманність Мурашок у 1920 році (звідси, офіційно він називається Мензель 3 після нього), - одним із перших припустив, що в туманності можуть виникати лазери.
За словами Менцеля, за певних умов природне «посилення світла за рахунок стимульованих випромінювань випромінювання» (т.к. звідки ми отримаємо термін лазер) відбудеться в космосі. Це було задовго до відкриття лазерів у лабораторіях - це привід, який щорічно відзначається 16 травня, відомий як Міжнародний день світла ЮНЕСКО. Як такий, було дуже доречно, що цей документ також був опублікований 16 травня, відзначаючи розвиток лазера та його відкривача Федора Маймана.
Як Ісабель Алеман, провідний автор статті, описала результати:
"Коли ми спостерігаємо" Мензель 3 ", ми бачимо дивовижно складну структуру, складену з іонізованого газу, але ми не можемо побачити об'єкт у центрі, що створює цю схему. Завдяки чутливості та широкому діапазону довжин хвиль обсерваторії Гершель ми виявили дуже рідкісний тип викиду, який називають лазерною емісією водяної рекомбінації лінії, що дав змогу розкрити структуру та фізичні умови туманності ».
"Такі викиди були виявлені лише у кількох об'єктах раніше, і це щасливий збіг обставин, що ми виявили вигляд емісії, яку запропонував Мензель, в одній із планетарних туманностей, яку він виявив", - додала вона.
Вид лазерного випромінювання, який вони спостерігали, потребує дуже щільного газу, близького до зірки. Порівнюючи спостереження з обсерваторії Гершеля з моделями планетарних туманностей, команда виявила, що щільність газу, що випромінює лазери, приблизно в десять тисяч разів щільніше, ніж газу, що спостерігається в типових планетарних туманностях і в часточках самої туманності Мурашника.
Зазвичай область, близька до мертвої зірки - в даному випадку приблизно відстань між Сатурном і Сонцем - цілком порожня, оскільки її матеріал викинувся назовні після того, як зірка пішла суперновою. Будь-який затриманий газ незабаром потрапить на нього. Але, як вважає професор Альберт Зільстра, Центр астрофізики банку Jodrell і співавтор дослідження:
«Єдиний спосіб утримувати такий щільний газ близько до зірки - це якщо він обертається навколо нього в диску. У цій туманності ми насправді спостерігали щільний диск у самому центрі, який видно приблизно на краю. Ця орієнтація допомагає посилити лазерний сигнал. Диск припускає наявність бінарного супутника, оскільки важко змусити викинутий газ вийти на орбіту, якщо зірка-супутник не відхилить його в потрібному напрямку. Лазер дає нам унікальний спосіб дослідити диск навколо вмираючої зірки, глибоко всередині планетарної туманності ».
Поки астрономи ще не бачили очікуваної другої зірки, вони сподіваються, що майбутні опитування зможуть знайти її, тим самим виявити походження загадкових лазерів Туманності Мурашника. Роблячи це, вони зможуть з'єднати два відкриття (тобто планетарну туманність та лазер), зроблені тим самим астрономом понад століття тому. Як додав Геран Пілбратт, науковий співробітник проекту ESA Herschel:
"Це дослідження дозволяє припустити, що відмінна туманність Мурашок, яку ми бачимо сьогодні, була створена складною природою бінарної системи зірок, яка впливає на форму, хімічні властивості та еволюцію на цих заключних етапах життя зірки. Гершель запропонував ідеальні можливості спостереження для виявлення цього надзвичайного лазера в Туманності Мураш. Отримані результати допоможуть обмежити умови, в яких відбувається це явище, і допоможуть нам удосконалити наші моделі еволюції зірок. Це також щасливий висновок, що місія Гершель змогла з'єднати два відкриття Менцеля майже століття тому ".
Космічні телескопи нового покоління, які могли б розповісти нам більше про планетарну туманність та життєві цикли зірок, включають Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST). Як тільки цей телескоп вийде в космос у 2020 році, він використовуватиме свої передові інфрачервоні можливості, щоб побачити об'єкти, які в іншому випадку не затьмарені газом і пилом. Ці дослідження можуть багато розкрити про внутрішні структури туманностей і, можливо, пролити світло на те, чому вони періодично знімають «космічні лазери».
