Kada se zvijezde niske do srednje težine poput našeg Sunca približe kraju svog životnog ciklusa, na kraju odbace svoje vanjske slojeve, ostavljajući za sobom gustu zvijezdu bijelog patuljka. Ovi vanjski slojevi postali su masivni oblak prašine i plina, koji je karakteriziran svijetlim bojama i zamršenim uzorcima, poznat kao planetarna maglica. Jednog će dana naše Sunce pretvoriti u takvu maglicu , onaj koji se mogao promatrati sa svjetlosnih godina.
Ovaj proces, u kojem umiruća zvijezda stvara ogroman oblak prašine, već je bio poznat kao nevjerojatno lijep i inspirativan zahvaljujući mnogim slikama koje su snimiliHubble.Međutim, nakon gledanja poznate maglice Mravi s Europska svemirska agencija (ESA)Herschel svemirski opservatorij , otkrio je tim astronoma neobična laserska emisija što sugerira da postoji dvostruki zvjezdani sustav u središtu maglice.
Studija pod nazivom “ HerschelIstraživanje planetarne maglice (HerPlaNS): laserske linije za rekombinaciju vodika u Mz 3 “, nedavno se pojavio uMjesečne obavijesti Kraljevskog astronomskog društva. Studiju je vodila Isabel Aleman iz Sveučilište u São Paulu i Leidenska zvjezdarnica , a uključivali su i članove iz Znanstveni centar Herschel , the Smithsonian Astrophysical Observatorij , the Institut za astronomiju i astrofiziku , the Kraljevski opservatorij Belgije i više sveučilišta.
Životni ciklus zvijezde nalik Suncu, od njenog rođenja na lijevoj strani okvira do njezine evolucije u crvenog diva na desnoj strani nakon milijardi godina. Zasluge: ESO/M. Kornmesser
Maglica Ant (poznata i kao Mz 3) je mlada bipolarna planetarna maglica koja se nalazi u sazviježđe Norma , a ime je dobio po dvostrukim režnjevima plina i prašine koji podsjećaju na glavu i tijelo mrava. U prošlosti, lijepa i zamršena priroda ove maglice bila je slika NASA/ESASvemirski teleskop Hubble . Novi podaci do kojih je došao Herschel također ukazuju na to da maglica Mravi iz svoje jezgre zrače intenzivne laserske emisije.
U svemiru se infracrvene laserske emisije detektiraju na vrlo različitim valnim duljinama i samo pod određenim uvjetima, a poznato je samo nekoliko takvih svemirskih lasera. Zanimljivo je da je astronom Donald Menzel – koji je prvi promatrao i klasificirao maglicu Mravi 1920. (otuda je po njemu službeno poznata kao Menzel 3) – bio jedan od prvih koji je sugerirao da bi se u maglici mogli pojaviti laseri.
Prema Menzelu, pod određenim uvjetima u svemiru bi se događalo prirodno “pojačanje svjetlosti stimuliranim emisijama zračenja” (također odakle dolazimo i termin laser). To je bilo mnogo prije otkrića lasera u laboratorijima, prigoda koja se obilježava svake godine 16. svibnja, poznata kao UNESCO-ov Međunarodni dan svjetla . Kao takav, bilo je vrlo prikladno da je i ovaj rad objavljen 16. svibnja, slaveći razvoj lasera i njegovog otkrića, Theodorea Maimana.
Kako je Isabel Aleman, glavna autorica rada, opisala rezultate:
“Kada promatramo Menzela 3, vidimo nevjerojatno zamršenu strukturu sastavljenu od ioniziranog plina, ali ne možemo vidjeti objekt u njegovom središtu koji proizvodi ovaj uzorak. Zahvaljujući osjetljivosti i širokom rasponu valnih duljina zvjezdarnice Herschel, otkrili smo vrlo rijetku vrstu emisije nazvanu laserska emisija linije rekombinacije vodika, koja je omogućila način da se otkrije struktura maglice i fizički uvjeti.”
Umjetnikov dojam svemirskog teleskopa Herschel. Zasluge: ESA/AOES Medialab/NASA/ESA/STScI
'Takva emisija je prije identificirana samo u nekolicini objekata i sretna je koincidencija da smo otkrili vrstu emisije koju je Menzel predložio, u jednoj od planetarnih maglica koje je otkrio', dodala je.
Vrsta laserske emisije koju su promatrali zahtijeva vrlo gust plin blizu zvijezde. Uspoređujući opažanja iz zvjezdarnice Herschel s modelima planetarne maglice, tim je otkrio da je gustoća plina koji emitira lasere bila oko deset tisuća puta gušća od plina koji se vidi u tipičnim planetarnim maglicama i u režnjevima same maglice Mravi.
Obično je područje blizu mrtve zvijezde – u ovom slučaju otprilike udaljenost između Saturna i Sunca – prilično prazno jer je njezin materijal izbačen prema van nakon što je zvijezda postala supernova. Svaki zaostali plin uskoro bi se vratio na njega. Ali kako je rekao profesor Albert Zijlstra, iz Centra za astrofiziku Jodrell Bank i koautor studije:
“Jedini način da se tako gusti plin zadrži blizu zvijezde je da kruži oko nje u obliku diska. U ovoj maglici smo zapravo promatrali gusti disk u samom središtu koji se vidi otprilike s ruba. Ova orijentacija pomaže pojačati laserski signal. Disk sugerira da postoji binarni pratilac, jer je teško natjerati izbačeni plin da ode u orbitu osim ako ga zvijezda pratilac ne odbije u pravom smjeru. Laser nam daje jedinstven način da sondiramo disk oko umiruće zvijezde, duboko unutar planetarne maglice.”
Planetarna maglica Abell 39. Prema novoj studiji, naše će Sunce na sličan način postati svjetleća planetarna maglica do kraja svog životnog ciklusa. Zasluge: WIYN/NOAO/NSF
Iako astronomi još nisu vidjeli očekivanu drugu zvijezdu, nadaju se da će je buduća istraživanja moći locirati, otkrivajući tako podrijetlo tajanstvenih lasera maglice Mravi. Na taj će način moći povezati dva otkrića (tj. planetarnu maglicu i laser) koja je napravio isti astronom prije više od jednog stoljeća. Kako je dodao Göran Pilbratt, ESA-in Herschel projektni znanstvenik:
“Ova studija sugerira da je prepoznatljiva maglica mrava kakvu danas vidimo nastala zbog složene prirode binarnog zvjezdanog sustava, koji utječe na oblik, kemijska svojstva i evoluciju u ovim posljednjim fazama života zvijezde. Herschel je ponudio savršene mogućnosti promatranja za otkrivanje ovog izvanrednog lasera u maglici Mravi. Nalazi će pomoći u ograničavanju uvjeta pod kojima se ovaj fenomen događa i pomoći nam da usavršimo naše modele evolucije zvijezda. Također je sretan zaključak da je misija Herschel uspjela spojiti dva Menzelova otkrića od prije gotovo jednog stoljeća.”
Svemirski teleskopi sljedeće generacije koji bi nam mogli reći više o planetarnoj maglici i životnim ciklusima zvijezda uključuju Svemirski teleskop James Webb (JWST). Nakon što ovaj teleskop ode u svemir 2020. godine, koristit će svoje napredne infracrvene mogućnosti da vidi objekte koji su inače zaklonjeni plinom i prašinom. Ove studije mogle bi otkriti mnogo o unutarnjim strukturama maglica i možda rasvijetliti zašto povremeno ispaljuju 'svemirske lasere'.
Daljnje čitanje: Sveučilište u Manchesteru , OVAJ , MNRAS