Астрономы пересмотрели формирование планетарных туманностей
Одни из самых красивых объектов во Вселенной — планетарные туманности — оказались куда сложнее, чем считали ученые. Вместо простых газовых оболочек они представляют собой многоуровневые структуры с джетами, кольцами и асимметричными выбросами вещества. Их природа, однако, до сих пор не имеет однозначного объяснения, хотя именно от нее зависит, как эволюционируют солнцеподобные звезды и формируются химические элементы в галактиках.
Планетарные туманности известны науке уже более 200 лет и долго считались относительно простыми объектами — расширяющимися оболочками газа, сброшенными умирающей звездой на позднем этапе эволюции. Еще в XX веке стало ясно, что возникают такие туманности, когда солнцеподобное светило, проходя стадию красного гиганта, сбрасывает внешние слои, оставляя после себя горячее ядро, которое ионизирует окружающий газ.
Классическая модель описывала этот процесс как взаимодействие медленного звездного ветра на ранней стадии и более быстрого — на поздней. Именно это и формирует светящуюся оболочку.
Новое обзорное исследование, однако, показало, что эта «простая» картина больше не работает. Данные наблюдений, полученные с помощью космических телескопов и радиоинтерферометров, помогли выявить, что большинство туманностей имеют сложную трехмерную структуру. Они могут быть биполярными — с двумя противоположными «лепестками» выброса вещества, многополярными — с несколькими направлениями выброса, а также иметь кольца, спирали, струи и даже «узлы» вещества.
Причем многие из этих структур возникают задолго до того, как туманность становится видимой, еще на стадии так называемой протопланетарной туманности. Астрономы объясняют это тем, что процесс формирования туманности гораздо динамичнее.
Вместо одного выброса вещества происходит серия эпизодов, иногда направленных в разные стороны. Быстрые потоки газа могут прорываться сквозь ранее выброшенные оболочки, создавая сложные формы. В некоторых случаях наблюдаются узконаправленные струи со скоростями в сотни километров в секунду, а также регулярные кольца, которые могут свидетельствовать о периодических всплесках активности звезды.
Объяснить такую сложность, по мнению исследователей, могут двойные звездные системы. Выяснилось, что значительная часть центральных светил планетарных туманностей имеет компаньонов. Их гравитационное взаимодействие, в свою очередь, способно формировать диски, спирали и направленные выбросы вещества. Более того, иногда речь может идти о тройных системах, что еще сильнее усложняет динамику.
Дополнительную интригу создает и то, что основная масса вещества в туманностях расположена не в светящемся газе, а в холодных молекулярных облаках и пыли, наблюдать которые много сложнее. Эти компоненты могут играть важнейшую роль в формировании структуры, например, создавая плотные «пояса», направляющие потоки газа и характерные «песочные часы». Полностью ознакомиться с текстом научной работы можно на сервере препринтов Корнеллского университета.
Таким образом, несмотря на десятилетия исследований, многие вопросы о планетарных туманностях остаются открытыми: ученые до сих пор не знают, почему возникают многополярные структуры, что запускает периодические выбросы вещества и как именно формируются сложные органические молекулы в этих разреженных средах.
Даже само определение планетарной туманности остается предметом обсуждения, поскольку разные объекты могут выглядеть очень похоже. Эти структуры превращаются из «красивого финала» жизни звезд в настоящие астрофизические лаборатории, где переплетаются гидродинамика, химия и гравитация. Их изучение поможет понять будущую судьбу Солнца, а также больше узнать о формировании сложных структур и химических элементов во Вселенной.
Telegram 
Дзен 
VK 
