Когато звездите с ниско до средно тегло като нашето Слънце наближават края на жизнените си цикли, в крайна сметка те изхвърлят външните си слоеве, оставяйки след себе си плътна, бяла звезда-джудже. Тези външни слоеве се превърнаха в масивен облак прах и газ, който се характеризира с ярки цветове и сложни шарки, известни като планетарна мъглявина. Някой ден нашето Слънце ще се превърне в такава мъглявина, която може да се гледа от светлинни години.
Този процес, при който умираща звезда поражда масивен облак прах, вече беше известно, че е невероятно красив и вдъхновяващ благодарение на много изображения, направени от Хъбъл. Въпреки това, след като видях известната Мъглявина Мравки с Европейската космическа агенция (ESA) Космическа обсерватория Хершел, екип от астрономи откри необичайно лазерно излъчване, което предполага, че в центъра на мъглявината има система с двойна звезда.
Изследването, озаглавено „Herschel Планетарно изследване на мъглявините (HerPlaNS): водородни рекомбинационни лазерни линии в Mz 3 “, наскоро се появиха в Месечни известия на Кралското астрономическо дружество, Изследването е ръководено от Изабел Алеман от Университета в Сао Пауло и Обсерваторията в Лайден и включва членове от Научния център Хершел, Смитсоновата астрофизична обсерватория, Института по астрономия и астрофизика, както и от множество университети.
Мъглявината мравка (известна още като Mz 3) е млада биполярна планетарна мъглявина, разположена в съзвездието Норма, и получава името си от близнаците от газ и прах, наподобяващи главата и тялото на мравка. В миналото красивата и сложна природа на тази мъглявина беше представена от НАСА / ЕКА Космически телескоп Хъбъл, Новите данни, получени от Хершел, също показват, че Мъглявината мравка излъчва интензивни лазерни излъчвания от ядрото си.
В космоса инфрачервените емисии на лазер се откриват при много различна дължина на вълната и само при определени условия, като са известни само няколко от тези космически лазери. Интересното е, че именно астрономът Доналд Мензел - първият наблюдава и класифицира Мъглявината на мравки през 1920 г. (оттук защо официално е известен като Менцел 3 след него) - е един от първите, които предполагат, че в мъглявините могат да се появят лазери.
Според Менцел, при определени условия естественото „усилване на светлината чрез стимулираните емисии на радиация“ (т.к., откъдето получаваме термина лазер) би настъпило в космоса. Това беше много преди откриването на лазери в лаборатории, повод, който се чества ежегодно на 16 май, известен като Международния ден на светлината на ЮНЕСКО. Като такъв беше изключително подходящо този документ да бъде публикуван и на 16 май, като отбелязва развитието на лазера и неговия откривател Теодор Майман.
Както Изабел Алеман, водещият автор на статия, описа резултатите:
„Когато наблюдаваме Menzel 3, виждаме удивително сложна структура, изградена от йонизиран газ, но не можем да видим обекта в центъра му, произвеждащ този модел. Благодарение на чувствителността и широкия обхват на дължината на вълната на обсерваторията на Хершел, ние открихме много рядък тип емисии, наречен лазерна емисия на водородна рекомбинационна линия, който даде начин да се разкрие структурата и физическите условия на мъглявината. "
„Подобна емисия е била идентифицирана само в шепа предмети и е щастливо съвпадение, че открихме вида на емисиите, който Мензел предложи, в една от планетарните мъглявини, които той откри“, добави тя.
Видът лазерно излъчване, който наблюдаваха, се нуждае от много плътен газ, близък до звездата. Сравнявайки наблюдения от обсерваторията на Хершел с модели на планетарна мъглявина, екипът установява, че плътността на газа, излъчващ лазерите, е около десет хиляди пъти по-гъста от газа, наблюдаван в типичните планетни мъглявини и в лобовете на самата мъглявина на Мравка.
Обикновено регионът близо до мъртвата звезда - в този случай приблизително разстоянието между Сатурн и Слънцето - е доста празен, тъй като материалът му е изхвърлен навън, след като звездата отиде свръхнова. Всеки закъснял газ скоро ще попадне върху него. Но както професор Алберт Цилстра, от Центъра за астрофизика на Jodrell Bank и съавтор на изследването, го казва:
„Единственият начин да задържите толкова гъст газ близо до звездата е, ако той орбитира около него в диск. В тази мъглявина всъщност наблюдавахме плътен диск в самия център, който се вижда приблизително на ръба. Тази ориентация помага за усилване на лазерния сигнал. Дискът предполага, че има двоичен спътник, тъй като е трудно да изведете изхвърления газ да излезе в орбита, освен ако другарска звезда не го отклони в правилната посока. Лазерът ни дава уникален начин да изследваме диска около умиращата звезда, дълбоко в планетарната мъглявина. "
Докато астрономите все още не са видели очакваната втора звезда, те се надяват, че бъдещите проучвания ще успеят да я намерят, като по този начин ще разкрият произхода на мистериозните лазери на Мъглявината на Мрака. По този начин те ще могат да свържат две открития (т.е. планетна мъглявина и лазер), направени от същия астроном преди повече от век. Както Гьоран Пилбрат, учен от проекта на Хершел на ESA, добави:
„Това проучване предполага, че отличителната мъглявина на Мрака, каквато я виждаме днес, е създадена от сложната природа на двоична звездна система, която влияе върху формата, химичните свойства и еволюцията в тези последни етапи от живота на звездата. Хершел предложи перфектните възможности за наблюдение, за да открие този необикновен лазер в мъглявината на мравка. Констатациите ще помогнат да ограничим условията, при които се случва това явление, и ще ни помогнат да усъвършенстваме моделите си на звездна еволюция. Също така е щастливо заключение, че мисията Хершел успя да свърже двете открития на Менцел от преди почти век. "
Космически телескопи от следващо поколение, които биха могли да ни разкажат повече за планетарната мъглявина и жизнените цикли на звездите, включват Космически телескоп Джеймс Уеб (JWST). След като този телескоп излезе в космоса през 2020 г., той ще използва своите усъвършенствани инфрачервени възможности, за да вижда обекти, които иначе са затъмнени от газ и прах. Тези изследвания биха могли да разкрият много за вътрешните структури на мъглявините и може би да хвърлят светлина върху това, защо периодично изстрелват „космически лазери“.
