Η προέλευση του μυστηριώδους μπλε δακτυλιοειδούς νεφελώματος. 16-Year-Old Cosmic Mystery Solved, Revealing Stellar Missing Link

To Μπλε Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα που προβλημάτιζε τους αστρονόμους επί 16 χρόνια, φαίνεται να είναι το νεότερο γνωστό παράδειγμα δυο άστρων που συγχωνεύθηκαν σε ένα. To νεφέλωμα συνίσταται από δυο διαστελλόμενους κώνους αερίων που εκτοξεύθηκαν στο διάστημα από μια συγχώνευση άστρων. Καθώς το αέριο ψύχεται σχηματίζονται μόρια υδρογόνου τα οποία συγκρούονται με σωματίδια του μεσοαστρικού χώρου, προκαλώντας την εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας (επειδή είναι αόρατη στα ανθρώπινα μάτια, στην φωτογραφία φαίνεται ‘χρωματισμένη’ εκ των υστέρων με μπλε χρώμα). The Blue Ring Nebula consists of two expanding cones of gas ejected into space by a stellar merger. As the gas cools, it forms hydrogen molecules that collide with particles in interstellar space, causing them to radiate far-ultraviolet light. Invisible to the human eye, it is shown here as blue. Credit: NASA/JPL-Caltech/M. Seibert (Carnegie Institution for Science)/K. Hoadley (Caltech)/GALEX Team

Το 2004 οι επιστήμονες του διαστημικού τηλεσκοπίου υπεριώδους ακτινοβολίας Galaxy Evolution Explorer (GALEX) της NASA, εντόπισαν ένα αντικείμενο πολύ διαφορετικό σε σχέση με όσα είχαν δει μέχρι τότε στον Γαλαξία μας: μια μεγάλη αμυδρή σφαιρική κατανομή αερίου με ένα άστρο στο κέντρο της. Στις φωτογραφίες του GALEX η σφαιρική κατανομή φαίνεται μπλε – αν και στην πραγματικότητα το φως που εκπέμπεται είναι υπεριώδες και δεν ανήκει στην ορατή ακτινοβολία. Οι παρατηρήσεις που επακολούθησαν αποκάλυψαν μια πυκνότερη δακτυλιοειδή δομή μέσα σ’ αυτή. Και έτσι προέκυψε το όνομα δακτυλιοειδές μπλε νεφέλωμα. Τα επόμενα δεκαέξι χρόνια το εν λόγω νεφέλωμα μελετήθηκε και από άλλα επίγεια τηλεσκόπια, αλλά το αστρονομικό αυτό φαινόμενο αντί να ξεδιαλύνεται φαινόταν όλο και πιο μυστηριώδες.

Μια πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature με τίτλο “A blue ring nebula from a stellar merger several thousand years ago” υποστηρίζει πως ο σχηματισμός του νεφελώματος οφείλεται στην σύγκρουση δυο άστρων και την συγχώνευσή τους σε ένα.

The Blue Ring Nebula consists of two hollow, cone-shaped clouds of debris moving in opposite directions away from the central star. The base of one cone is traveling almost directly toward Earth. As a result, astronomers looking at the nebula see two circles that partially overlap. Credit: Mark Seibert

Το δακτυλιοειδές μπλε νεφέλωμα είναι το στιγμιότυπο του συστήματος των δυο άστρων μερικές χιλιάδες χρόνια μετά την σύγκρουσή τους, καθώς οι ενδείξεις της συγχώνευσης παραμένουν ακόμα άφθονες. Πρόκειται για το πρώτο γνωστό παράδειγμα συγχώνευσης δυο άστρων σ’ αυτό το στάδιο.

Το μέγεθος του νεφελώματος αυτού είναι παρόμοιο με το υπόλειμμα έκρηξης σουπερνόβα (το οποίο σχηματίζεται όταν ένα τεράστιο άστρο εξαντλεί τα καύσιμά του, καταρρέει βαρυτικά και εκρύγνυται) ή με ένα πλανητικό νεφέλωμα. Αλλά το μπλε νεφέλωμα διαθέτει ένα «ζωντανό» άστρο στο κέντρο του. Επιπλέον, τα υπολείμματα του σουπερνόβα και τα πλανητικά νεφελώματα εκπέμπουν πολλά μήκη κύματος πέρα του εύρους της υπεριώδους ακτινοβολίας, κάτι που το μπλε νεφέλωμα δεν κάνει.

The Blue Ring Nebula consists of two expanding cones of debris. The base of one cone is moving toward Earth. Both bases are outlined in magenta, revealing shockwaves created as the debris races through space. Blue represents material behind the shockwave and is visible only where the cones overlap. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Τελικά το νεφέλωμα ήταν το αποτέλεσμα μιας αστρικής συγχώνευσης δυο άστρων, το ένα παρόμοιο με τον ήλιο μας και το άλλο με μάζα δέκα φορές μικρότερη. Το μεγαλύτερο άστρο πλησιάζοντας προς το τέλος της ζωής του άρχισε να διαστέλλεται και να προσεγγίζει τον σύντροφό του. Το μικρότερο άστρο ακολουθώντας μια σπειροειδή τροχιά συγκρούστηκε με το μεγαλύτερο. Το αποτέλεσμα της σύγκρουσης ήταν το νεφέλωμα που βλέπουμε: ένα κεντρικό άστρο με δύο  κώνους υπολειμμάτων που εκτείνονται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Η βάση του ενός κώνου κινείται προς την Γη. Γι’ αυτό οι αστρονόμοι παρατηρώντας το νεφέλωμα βλέπουν δυο δακτυλίους που επικαλύπτονται.

Καθώς το αέριο των κωνικών υπολειμμάτων ψύχεται σχηματίζονται μόρια υδρογόνου τα οποία συγκρούονται με σωματίδια του μεσοαστρικού χώρου. Οι συγκρούσεις διεγείρουν τα μόρια του υδρογόνου, η αποδιέγερση των οποίων προκαλεί την εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας.

Οι αστρικές συγχωνεύσεις μπορεί να συμβαίνουν στον Γαλαξία μας με συχνότητα μια φορά στα δέκα χρόνια. Αυτό σημαίνει πως είναι πιθανό ένας μεγάλος αριθμός των παρατηρούμενων άστρων του Γαλαξία μας να ήταν κάποτε δυαδικά συστήματα άστρων. Το Μπλε Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα ανοίγει τον δρόμο αναγνώρισης παρόμοιων περιπτώσεων.

Πηγές: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7788 - https://physicsgg.me/2020/11/19/