Вокруг умирающей звезды обнаружили гигантское кольцо газа возрастом около 6500 лет
Астрономы обнаружили вокруг умирающей звезды IRAS 06530-0213 огромное кольцо газа, сохранившее следы одного из последних этапов её эволюции. Наблюдения показали, что вещество было выброшено примерно 6300–6700 лет назад, вероятно, во время последней термоядерной вспышки в недрах звезды. Находка позволила восстановить историю потери звёздной массы перед образованием планетарной туманности.
Открытие сделала международная группа исследователей под руководством Рагвендры Сахая из Лаборатории реактивного движения NASA. Учёные использовали радиотелескоп ALMA в Чили, чтобы изучить распределение молекулярного газа вокруг IRAS 06530-0213. Наблюдения за излучением угарного газа позволили определить форму выброшенного вещества, скорость его движения и возраст отдельных структур.
IRAS 06530-0213 находится на промежуточной стадии между красным гигантом и планетарной туманностью. Звёзды с массой, сопоставимой с солнечной, в конце жизни сбрасывают внешние газовые оболочки, постепенно обнажая горячее ядро. Под действием его излучения выброшенный газ впоследствии начинает светиться, образуя планетарную туманность.
Полученные изображения выявили три основные структуры: внешнее кольцо, центральную двухполюсную туманность и расположенные между ними изогнутые газовые дуги. Средний радиус кольца составляет около 2,5 триллиона километров. Хотя на изображениях оно выглядит плоским, анализ движения газа показал, что на самом деле это часть расширяющейся сферической оболочки.
Газ во внешнем кольце движется со скоростью примерно 12,4 километра в секунду. По его нынешним размерам исследователи рассчитали, когда звезда выбросила вещество. Они связывают образование оболочки с последней тепловой вспышкой — кратковременным усилением термоядерных реакций в гелиевом слое звезды.
После этого события звезда примерно на 2100 лет сократила выброс вещества, а затем снова начала терять массу. Следы последующего усиления звёздного ветра сохранились в виде изогнутых газовых дуг. По оценкам учёных, в этой области сосредоточено вещество массой от 12 до 25% массы Солнца, значительно больше, чем в самом кольце.
Центральная часть туманности сформировалась гораздо позже. Она состоит из двух противоположных газовых лопастей и плотного кольцеобразного скопления вещества. Расчёты показывают, что звезда перешла к нынешнему этапу эволюции не более 700 лет назад.
Особенно необычным оказалось отсутствие быстрых газовых струй, которые часто наблюдаются у подобных объектов. Обычно они движутся со скоростями свыше 50 километров в секунду и помогают формировать вытянутые или двухполюсные туманности. У IRAS 06530-0213 исследователи обнаружили скорости расширения около 16,5 километра в секунду, но не нашли признаков более быстрых выбросов.
Форма газовых дуг позволяет предположить, что рядом с умирающей звездой находится невидимый компаньон. Его гравитация могла создать спиральную структуру в выброшенном веществе. Однако наблюдения не выявили и компактного пылевого диска, который мог бы питать мощные струи. Авторы допускают, что такой диск существовал непродолжительное время и исчез после формирования центральной туманности.
Дополнительную загадку представляет химический состав газа. В центральном плотном кольце обнаружено необычное соотношение изотопов углерода, кислорода и азота, которое не объясняется стандартными моделями эволюции подобных звёзд. Одно из возможных объяснений связано с нестандартными процессами ядерного синтеза, включая кратковременное взрывное горение.
Исследователи оценивают первоначальную массу IRAS 06530-0213 в 1,6–3,4 массы Солнца. Сочетание древней газовой оболочки, молодых центральных структур и необычного химического состава делает объект особенно интересным для изучения последних стадий звёздной эволюции. Полученные данные помогут уточнить, каким образом звёзды теряют вещество и почему планетарные туманности приобретают столь разнообразные формы.
Исследование в виде препринта на arXiv и принято к публикации в журнале The Astrophysical Journal.