Астрономы объясняют завораживающие формы планетарных туманностей. Открытие основано на необычном наборе наблюдений звездного ветра вокруг стареющих звезд. Вопреки общепринятому мнению, команда обнаружила, что звездные ветры не являются сферическими, а имеют форму, аналогичную форме планетарных туманностей. Команда пришла к выводу, что взаимодействие с сопровождающей звездой или экзопланетой формирует как звездные ветры, так и планетарные туманности. Результаты были опубликованы в журнале Science.
Умирающие звезды набухают и остывают, в конечном итоге превращаясь в красных гигантов. Они производят звездные ветры, потоки частиц, которые изгоняет звезда, что приводит к их потере массы. Из-за отсутствия прямых наблюдений астрономы всегда предполагали, что эти ветры были сферическими, как и звезды, которые они окружают. По мере дальнейшего развития звезда снова нагревается, и звездное излучение заставляет расширяющиеся слои звездного материала светиться, образуя планетарную туманность.
На протяжении веков астрономы были в неведении по поводу необычайного разнообразия красочных форм планетарных туманностей, которые наблюдались. Кажется, что все туманности обладают определенной симметрией, но почти никогда не имеют круглой формы. Солнце, которое в конечном итоге станет красным гигантом, круглое, и отсюда вытекал главный вопрос: как такая звезда может создавать все эти поразительные формы?
Команда астрономов, под руководством Лин Дечин наблюдала звездные ветры вокруг холодных красных гигантов с помощью обсерватории ALMA в Чили, крупнейшего радиотелескопа в мире. Впервые они собрали большую подробную коллекцию изображений, каждое из которых было сделано с использованием одного и того же метода. Это было очень важно, чтобы иметь возможность напрямую сравнивать данные и исключать систематические ошибки.
То, что увидели астрономы, их удивило.
Мы заметили, что эти ветры не являются симметричными или круглыми, — говорит профессор Дечин. Некоторые из них на самом деле очень похожи по форме на планетарные туманности.
Астрономы даже смогли выделить разные категории форм. Некоторые звездные ветры имели форму диска, другие — спирали, а к третьей группе они отнесли конусы. Это явный признак того, что фигуры не были созданы случайным образом. Команда поняла, что другие, маломассивные звезды или даже тяжелые планеты в окрестностях умирающей звезды оказывают влияние на конечную форму образующихся облаков частиц. Эти спутники слишком маленькие и тусклые, чтобы их можно было обнаружить напрямую.
Авторы работы объясняют свою теорию так:
Точно так же, как ложка, которую вы размешиваете в чашке кофе с небольшим количеством молока, может создать спиральный узор, спутник всасывает к нему материал, когда он вращается вокруг звезды и формирует звездный ветер.
Команда воплотила эту теорию в модели, и действительно: форму звездных ветров можно объяснить окружающими их спутниками, и скорость, с которой холодная эволюционировавшая звезда теряет свою массу из-за звездного ветра, является важным параметром.
До сих пор расчеты эволюции звезд основывались на предположении, что у стареющих звезд, подобных Солнцу, звездные ветры имеют сферическую форму. Полученные данные значительно изменят эту практику, поскольку в прошлом сложность звездных ветров не учитывалась, любая предыдущая оценка скорости потери массы старых звезд могла быть сделана с огромной погрешностью. В настоящее время команда проводит дальнейшие исследования, чтобы увидеть, как это может повлиять на расчеты других важных характеристик звездной и галактической эволюции.
Исследование также помогает представить себе, как могло бы выглядеть Солнце, когда оно умрет через 7000 миллионов лет. Юпитер или даже Сатурн — поскольку они обладают большой массой — будут влиять на то, будет ли Солнце проводить свои последние тысячелетия в центре спирали, бабочки или любой другой необычной форме, которую мы видим сегодня в планетарных туманностях.
