Mgławice planetarne są fascynującym zjawiskiem astronomicznym, nawet jeśli nazwa jest nieco myląca. Te świecące skorupy gazu i pyłu powstają, zamiast być związane z planetami, gdy gwiazdy wkraczają w końcowe fazy życia i zrzucają zewnętrzne warstwy. W wielu przypadkach proces ten i następująca po nim struktura mgławicy jest wynikiem interakcji gwiazdy z pobliską gwiazdą towarzyszącą.
Niedawno, podczas badania mgławicy planetarnej M3-1, międzynarodowy zespół astronomów zauważył coś dość interesującego. Po zaobserwowaniu centralnej gwiazdy mgławicy, która jest w rzeczywistości układem podwójnym, zauważyli, że para miała niewiarygodnie krótki okres orbitalny - tj. Gwiazdy krążą wokół siebie co 3 godziny i 5 minut. Na podstawie tego zachowania para prawdopodobnie połączy się i wywoła wybuch nowej.
Zespół, kierowany przez Davida Jonesa z Instituto Astrofisica de Canarias i Universidad de La Laguna, poinformował o swoich odkryciach w Miesięczne zawiadomienia Royal Astronomical Society: Letters. W skład zespołu wchodzili inni członkowie (IAC), a także Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), Centrum Astronomiczne Nicolaus Copernicus (CAMK), Południowoafrykańskie Obserwatorium Astronomiczne (SAAO) oraz Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN).
Ze względu na swoje badania zespół polegał na Teleskopie Nowej Technologii ESO (ESO-NTT), zlokalizowanym w Obserwatorium La Silla w Chile, w celu zbadania M3-1 przez kilka lat. Ta mgławica planetarna znajduje się w konstelacji Canis Major, około 14 000 lat świetlnych od Ziemi. Zespół odkrył i zbadał gwiazdy podwójne w centrum mgławicy.
Jak wskazał Brent Miszalski - badacz z Wielkiego Teleskopu Afryki Południowej i współautor badania - w niedawnym komunikacie prasowym Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego, odkrycie to potwierdziło to, co wielu astronomów już podejrzewało. „Wiedzieliśmy, że M3-1 musi gościć gwiazdę podwójną” - powiedział - „więc postanowiliśmy zebrać obserwacje wymagane do udowodnienia tego i powiązania właściwości mgławicy z ewolucją gwiazdy lub gwiazd, które ją utworzyły”.
Przez pewien czas M3-1 uważano za zdecydowanego kandydata na podwójną gwiazdę centralną w oparciu o jej strukturę (która zawiera wyraźne dżety i włókna, które wskazują na interakcje binarne). Ponieważ jednak gwiazdy są tak blisko siebie, nie można ich rozdzielić oddzielnie od ziemi. W rezultacie naukowcy wywnioskowali obecność drugiej gwiazdy na podstawie zmiany ich połączonej jasności.
Najbardziej oczywistą przyczyną tych zmian byłoby okresowe zaćmienie gwiazd, co spowodowałoby wyraźny spadek jasności. Jak wyjaśnił Henri Boffin - badacz ESO w Niemczech:
„Gdy rozpoczęliśmy obserwacje, od razu stało się jasne, że system był binarny. Widzieliśmy, że najwyraźniej pojedyncza gwiazda w centrum mgławicy szybko zmieniała jasność i wiedzieliśmy, że musi to wynikać z obecności gwiazdy towarzyszącej. ”
Jednak zespół był zaskoczony, gdy odkrył, że para miała jeden z najkrótszych okresów orbitalnych (3 godziny i 5 minut) spośród wszystkich gwiazd podwójnych odkrytych do tej pory w mgławicy. Następnie doszli do wniosku, że gwiazdy są tak blisko, że praktycznie się dotykają. W rezultacie w przyszłości prawdopodobnie wybuchnie nowa, w której materiał jest przenoszony z jednej gwiazdy na drugą, tworząc masę krytyczną, która wywołuje gwałtowną eksplozję termojądrową.
Jak powiedziała Paulina Sowicka, doktorantka w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika w Polsce:
„Po różnych kampaniach obserwacyjnych w Chile mieliśmy wystarczającą ilość danych, aby zacząć rozumieć właściwości dwóch gwiazd - ich masy, temperatury i promieni. To była prawdziwa niespodzianka, że dwie gwiazdy były tak blisko siebie i tak duże, że prawie się dotykały. Wybuch nowej może nastąpić za kilka tysięcy lat. ”
Kiedy dwie gwiazdy połączą się i wywołają wybuch nowej, system zwiększy jasność nawet milion razy, co znacznie rozjaśni otaczającą mgławicę i stworzy niesamowity pokaz świetlny. Co więcej, wykrywanie tej pary podwójnej jest również niespójne z konwencjonalnym myśleniem o tym, jak gwiazdy podwójne rozwijają się w mgławicy planetarnej.
Wcześniej astronomowie pracowali przy założeniu, że gwiazdy podwójne są dobrze oddzielone po utworzeniu mgławicy planetarnej. Zasadniczo sądzono, że dopiero po rozszerzeniu się i rozproszeniu gazów mgławicy (do tego stopnia, że nie było już widoczne) para binarna może zacząć ponownie oddziaływać, prowadząc do połączenia i wybuchu nowej.
Ale z tą ostatnią obserwacją teoria ta może zostać zakwestionowana. Badanie to jest również wspierane przez podobną eksplozję nowej (znaną jako Nova Vul 2007), którą zaobserwowano w mgławicy planetarnej w 2007 roku.
„Wydarzenie w 2007 roku było szczególnie trudne do wyjaśnienia. Do czasu, gdy dwie gwiazdy znajdą się wystarczająco blisko dla nowej, materiał w mgławicy planetarnej powinien rozwinąć się i rozproszyć tak bardzo, że nie jest już widoczny. W gwiazdach centralnych M3-1 znaleźliśmy kolejnego kandydata na podobną erupcję nowej w stosunkowo niedalekiej przyszłości ”.
Patrząc w przyszłość, zespół ma nadzieję przeprowadzić dalsze badania M3-1 i innych podobnych mgławic. Obserwacje te mogłyby dać astronomom lepszy wgląd w procesy fizyczne i pochodzenie niektórych z najpotężniejszych zjawisk we Wszechświecie. Należą do nich zmienne kataklizmiczne (gdzie jedna gwiazda wysysa materiał z drugiej) nowe, a może nawet supernowe.
