Планетарните мъглявини са разширяващи се газови обвивки, които се изхвърлят от слънцеподобни звезди в края на техния живот. Слънцеподобните звезди прекарват по-голямата част от живота си в изгаряне на водород в хелий. В края на тази фаза на синтез на водород тези звезди увеличават диаметъра си с около 100 пъти и се превръщат в "червени гигантски звезди". В края на фазата на червения гигант външните слоеве на звездата са издухани. Изхвърленият газ продължава да се разширява от останалата централна звезда, която по-късно се превръща в „бяло джудже“, когато цялото ядрено синтезиране е преустановено. Астрономите смятат, че планетарна мъглявина се образува, когато бърз звезден вятър, който идва от централната звезда, навакса по-бавен вятър, произведен по-рано, когато звездата изхвърли по-голямата част от външните си слоеве. На границата между двата вятъра се получава шок, който създава видимата плътна обвивка, характерна за планетарните мъглявини. Газовата обвивка се възбужда и свети от светлината, излъчвана от горещата централна звезда. Светлината от централната звезда е в състояние да освети планетарната мъглявина за около 10 000 години.
Наблюдаваните форми на планетарните мъглявини са много озадачаващи: повечето от тях (около 80%) са биполярни или елиптични, а не сферично симетрични. Тази сложност доведе до красиви и невероятни изображения, получени с помощта на съвременни телескопи. На снимките по-долу се сравняват планетарните мъглявини с биполярни (вляво) и сферични (вдясно) форми.
Причината, поради която повечето планетарни мъглявини не са сферични, не е добре изяснена. Досега бяха разгледани няколко хипотези. Едно от тях предполага, че странните форми на планетарните мъглявини може да се дължат на някакъв центробежен ефект, който се получава в резултат на бързото въртене на червените гиганти. Друга теория е, че симетрията на вятъра на звездата може да бъде повлияна от друга звезда. Но най-новите и убедителни теории, обясняващи формите на мъглявините, включват магнитни полета.
Наличието на магнитни полета добре би обяснило сложните форми на планетарните мъглявини, тъй като изхвърлената материя е хваната по линии на магнитното поле. Това може да се сравни с железни вложки, хванати по полевите линии на бар магнит - класическа демонстрация в учебните стаи по физика на гимназията. Тъй като силните магнитни полета на повърхността на звездата също оказват натиск върху газа, материята може по-лесно да остави звездата на магнитните полюси, където магнитното поле е най-силно.
Има няколко начина, по които магнитните полета могат да бъдат създадени в близост до планетарните мъглявини. Магнитните полета могат да бъдат произведени от звездното динамо по време на фазата, когато мъглявината се изхвърля. За да съществува динамо, сърцевината на звездата трябва да се върти по-бързо от обвивката (както е на Слънцето). Възможно е също магнитните полета да са фосилни реликви от предишни етапи на звездна еволюция. При повечето обстоятелства материята в звездите е толкова силно електропроводима, че магнитните полета могат да оцелеят за милиони или милиарди години. И двата механизма, комбинирани с взаимодействието на изхвърлената материя с околния междузвезден газ, биха могли да оформят планетарните мъглявини.
Доскоро идеята, че магнитните полета са важна съставка в оформянето на планетарните мъглявини, беше чисто теоретично твърдение. През 2002 г. са открити първите индикации за наличието на такива магнитни полета. Радио наблюденията разкриха магнитни полета в заобикалящите обвивки на гигантски звезди. Тези циркулярни обвивки наистина са потомци на планетарните мъглявини. В самите мъглявини обаче никога не е наблюдавано такова магнитно поле. За да получат пряка представа за наличието на магнитни полета в планетарните мъглявини, астрономите решават да се съсредоточат върху централните звезди, където магнитните полета е трябвало да оцелеят.
Вече са получени първите преки доказателства. За първи път Стефан Джордан и неговият екип откриха магнитни полета в няколко централни звезди на планетарни мъглявини. Използвайки спектрограф FORS1 на 8-м клас много голям телескоп (VLT, Европейска южна обсерватория, Чили), те измерваха поляризацията на светлината, излъчвана от четири от тези звезди. Поляризационните сигнатури в спектралните линии позволяват да се определи интензивността на магнитните полета в наблюдаваните звезди. В присъствието на магнитно поле атомите променят енергията си по характерен начин; този ефект се нарича Zeeman ефект и е открит през 1896 г. от Питер Земан в Лайден (Холандия). Ако тези атоми поглъщат или излъчват светлина, светлината става поляризирана. Това дава възможност да се определи силата на магнитното поле чрез измерване на силата на поляризацията. Тези поляризационни подписи обикновено са много слаби. Такива измервания изискват много висококачествени данни, които могат да бъдат получени само с помощта на телескопи от 8-метров клас, като например VLT.
Четири централни звезди на планетарни мъглявини бяха наблюдавани от екипа и във всички тях бяха открити магнитни полета. Тези четири звезди бяха избрани, защото свързаните с тях планетни мъглявини (наречени NGC 1360, HBDS1, EGB 5 и Abell 36) са несферични. Следователно, ако хипотезата за магнитното поле за обяснение на формите на планетарните мъглявини е правилна, тези звезди трябва да имат силни магнитни полета. Тези нови резултати показват, че това наистина е така: силите на откритите магнитни полета варират от 1000 до 3000 Гауса, което е около хиляда пъти по-голяма от интензивността на глобалното магнитно поле на Слънцето.
Тези нови наблюдения, публикувани от Стефан Джордан и неговите колеги, подкрепят хипотезата, че магнитните полета играят основна роля при оформянето на планетарните мъглявини. Сега екипът планира да търси магнитни полета в централните звезди на сферични планетарни мъглявини. Такива звезди трябва да имат по-слаби магнитни полета от току-що откритите. Тези бъдещи наблюдения ще позволят на астрономите по-добре да преценят корелацията между магнитните полета и странните форми на планетарните мъглявини.
В няколко изминали години поляриметричните наблюдения с VLT доведоха до откриването на магнитни полета в голям брой звездни обекти в късни еволюционни етапи. В допълнение към подобряването на разбирането ни за тези красиви планетарни форми на мъглявините, откриването на тези магнитни полета позволява на науката да направи крачка напред към изясняване на връзката между магнитните полета и звездната физика.
Оригинален източник: История за астробиологията на НАСА
