Почему крылья туманности Бабочка быстро меняются?

Сравнивая снимки "Хаббла", сделанные с разницей в 11 лет, исследователи обнаружили, что с туманностью Бабочка что-то не так. Структурные изменения в расположении материала в крыльях туманности драматичны, очень заметны и быстро изменяются с течением времени. Команда обнаружила струи материала, выбрасываемые из внешних частей туманности, и не понимает, как эта активность поддерживается небольшой умирающей звездой.

Среди самых поэтичных и фотографируемых туманностей - романтическая туманность Бабочка. Это необычная планетарная туманность, в центре которой в ультрафиолетовом свете светится умирающая и исключительно горячая звезда, скрытая от прямого взгляда плотной пылью, расположенной вокруг нее.

Новые исследования показывают, что с туманностью Бабочка что-то не так. Когда команда под руководством астрономов из Университета Вашингтона (UW) сравнила два снимка этой космической структуры, сделанные "Хабблом" в 2009 и 2020 годах, они обнаружили резкие структурные изменения в расположении материала внутри крыльев. Похоже, что мощные ветры приводят к изменениям в материале. Теперь исследователи пытаются понять, как такая активность может осуществляться умирающей звездой без остатков топлива.

Руководитель группы Брюс Балик, заслуженный профессор астрономии UW, пояснил: "Туманность Бабочка является экстремальной по массе, скорости и сложности выбросов от центральной звезды, которая более чем в 200 раз горячее Солнца, но лишь немного больше Земли. Я сравнивал снимки "Хаббла" в течение многих лет и никогда не видел ничего подобного".

Планетарные туманности - это светящиеся оболочки расширяющегося горячего газа. Они возникают, когда красные гигантские звезды исчерпывают запасы гелия внутри себя и выбрасывают свои внешние слои, превращаясь в горячие, плотные белые карлики размером примерно с Землю. Выброшенный материал, богатый углеродом, образует очень своеобразные структуры, поскольку звездные ветры сопровождают его столкновениями с межзвездной средой, то есть со всем, что находится в пространстве между звездами.

Туманность Бабочка - уникальный планетарный объект. Хотя обычно космические объекты такого типа имеют приблизительно круглую форму, некоторые из них проходят через совершенно нетипичные процессы, которые придают им совершенно иную морфологию. В случае с Бабочкой туманность состоит из небольшой светящейся звезды в центре, окруженной двумя крылоподобными структурами.

Эти крылья, вероятно, образованы гравитационным притяжением второй звезды, вращающейся вокруг родительской звезды туманности, что заставляет материал расширяться в почти симметричную пару небулярных лопастей. Подобно расширяющемуся воздушному шару, крылья со временем растут, не меняя своей первоначальной формы. Ниже приводится видео, демонстрирующее сонификацию туманности Бабочка, от одного крыла к другому.

Как раз тогда, когда считалось, что структурное происхождение туманности Бабочка установлено, команда UW сделала важное открытие. По снимкам "Хаббла", использованным для отслеживания скорости и гипотетических моделей роста крылатых элементов туманности, было обнаружено, что "Бабочка", по-видимому, резко изменила свою структуру.

Команда под руководством Ларса Борхерта обнаружила около полудюжины струй выброса материала в серии асимметричных потоков. Начиная примерно с 2 300 лет назад и заканчивая 900 лет назад, они показывают, что:

• Материал во внешних частях туманности движется быстро, со скоростью более 800 километров в секунду.
• Материал, расположенный ближе к центральной звезде, расширяется гораздо медленнее, примерно с десятой частью этой скорости.

Пути струй пересекаются, образуя неупорядоченные структуры внутри крыльев. Эти быстро развивающиеся особенности нелегко объяснить с помощью существующих моделей формирования и развития планетарных туманностей, считают исследователи.

Ученые предполагают, что звезда в центре туманности, скрытая пылью и обломками, возможно, слилась со звездой-компаньоном или тянет материал от соседней звезды, создавая сложные магнитные поля и порождая джеты. Это объясняет, как возможно, что умирающая звезда все еще имеет достаточно энергии для поддержания этой очень динамичной активности.

Однако это всего лишь гипотезы. Полный спектр процессов, формирующих планетарные туманности, все еще не до конца ясен. Следующим шагом будет наблюдение за центром туманности с помощью аппарата Джеймс Уэбб, поскольку инфракрасный свет от звезды может проникать сквозь пыль. Это может помочь найти дальнейшие ключи к этой истории создания, которая повторяется снова и снова в нашей Вселенной, где процессы формирования дают ключевое представление об истории и влиянии звездной активности.

Напомним, что такие звезды, как наше Солнце, раздуваются в красный гигант и однажды образуют планетарные туманности, выбрасывая в межзвездную среду углерод и другие относительно тяжелые элементы, которые пригодятся другим звездам для формирования звездных систем и планет в далеком будущем. Это новое исследование и другие подобные анализы планетарных туманностей могут помочь проиллюстрировать не только то, как формируются материалы для будущих звездных систем, но и то, как миллиарды лет назад были получены строительные блоки нашей Солнечной системы.