Dlaczego jasne mgławice planetarne są tak powszechne?

glodniwiedzy (59)in #pl-nauka • 6 years ago

Naukowcy nieustannie starają się dokładniej zrozumieć dlaczego jasne mgławice planetarne - obłoki gazu i pyłu powstałe z zewnętrznych warstw gwiazdy kończącej etap syntezy jądrowej we wnętrzu - spotykane są w miejscach we Wszechświecie, w których ich obecność jest najmniej spodziewana. Przeprowadzone w ostatnim czasie symulacje zdają się sugerować, że rdzenie mniejszych gwiazd mogą nagrzewać się wystarczająco szybko, aby były w stanie wytworzyć jasne mgławice po ich śmierci. Wyniki badań zostały opublikowane 7 maja w Nature Astronomy.

Zanim przejdziemy do sedna artykułu, warto wyjaśnić czym dokładnie mgławica planetarna jest. Gdy gwiazda podobna do Słońca kończy swój żywot, jej zewnętrzne warstwy ulegają gwałtownej ekspansji i odrzuceniu, a wnętrze gwiazdy zamienia się w białego karła - niewielki obiekt astronomiczny składający się ze zdegenerowanej materii. Wyrzucanie materii gwiazdowej w przestrzeń kosmiczną prowadzi do tworzenia się pięknych i rozległych struktur, które są bogate w pierwiastki cięższe od wodoru i helu. Powstają one we wnętrzach umierających gwiazd, a następnie są rozsiewane po wszechświecie. Dosyć popularna jest ciekawostka mówiąca o tym, że niemal każdy atom w naszym ciele narodził się miliardy lat temu we wnętrzu którejś z nieistniejących już gwiazd.

Animacja przedstawiająca powstanie mgławicy planetarnej

Dotychczas uważano, że masa gwiazdy odpowiada za rodzaj powstałej mgławicy. Najmasywniejsze gwiazdy miały stać za najjaśniejszymi mgławicami, a gwiazdy o masach podobnych do masy Słońca miały być odpowiedzialne za powstawanie małych, niezbyt jasnych mgławic, których dostrzeżenie z innej galaktyki byłoby praktycznie niemożliwe.

Z powyższą teorią był jeden poważny problem. Otóż założenia nie zgadzały się z obserwacjami. Najjaśniejsze mgławice planetarne, zamieszkujące starsze galaktyki eliptyczne - uważane za dom wyłącznie dla gwiazd o niskiej masie - są równie jasne jak te w młodszych, spiralnych galaktykach, w których mnóstwo jest masywnych gwiazd.

Zespół naukowców na czele z astrofizykiem Albertem Zijlstrą z Uniwersytetu w Manchesterze, przeprowadził symulacje powstawania mgławic planetarnych w oparciu o nową teorię dotyczącą ewolucji gwiazd. Zakłada ona, że po tym, gdy gwiazda pozbędzie się swoich zewnętrznych warstw, pozostały rdzeń nagrzewa się szybciej niż wcześniej sądzono. Dzięki temu gwieździsty rdzeń jest w stanie emitować do otaczającej go mgławicy więcej energetycznego promieniowania, co ostatecznie prowadzi do tego, że jest ona dużo jaśniejsza niż przewidywała dotychczasowa teoria.

Idąc dalej, symulacje wykazały, że gwiazdy o masach od 1,1 do 3 razy większej od masy Słońca wytwarzają mgławice o podobnej do siebie jasności. Otrzymany rezultat mógłby wyjaśniać dlaczego mgławice znalezione w galaktykach z gwiazdami datowanymi na 7 miliardów lat mogą być równie jasne, jak mgławice znalezione w galaktykach wypełnionych gwiazdami liczącymi 1 miliard lat.

Niestety symulacje najstarszych galaktyk eliptycznych, których wiek przekracza 7 miliardów lat nie wykazały obecności mgławic tak jasnych, jak tych obserwowanych przez astronomów. Nowe badania nie tłumaczą więc stuprocentowo tajemnic kryjących się za wszechobecnością jasnych mgławic planetarnych. Potrzebne będą do tego dalsze badania, których wyniki być może rzucą zupełnie nowe światło na tę zagadkę i ponownie zaskoczą naukowców.

W miniaturce artykułu widoczna jest Mgławica Eskimos. Została ona odkryta 17 stycznia 1787 roku przez Williama Herschela i znajduje się około 3830 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Bliźniąt.