Saturn to ikona. Nie ma nic podobnego w Układzie Słonecznym i jest to coś, co nawet dzieci rozpoznają. Ale istnieje odległy obiekt, który astronomowie nazywają mgławicą Saturn, ponieważ z odległości przypomina planetę z wyraźnym pierścieniowym kształtem.
Mgławica Saturn nie ma żadnego związku z planetą, z wyjątkiem kształtu. Znajduje się w odległości około pięciu tysięcy lat świetlnych, więc w małym podwórkowym teleskopie przypomina planetę. Ale kiedy astronomowie trenują na nim duże teleskopy, iluzja się rozpada.
Naukowcy z hiszpańskiego Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) uczestniczyli w niedawnych badaniach mgławicy Saturn. Ich praca zatytułowana „Obrazowanie spektroskopowe badanie mgławicy planetarnej NGC 7009 z MUSE” została opublikowana w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics. Jest to pierwsze szczegółowe badanie galaktycznej mgławicy planetarnej z integralnym spektrografem polowym MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) w Very Large Telescope (VLT) ESO. Głównym autorem badania jest Jeremy Walsh, badacz w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO), siedzibie VLT.
Mgławica Saturn jest mgławicą planetarną, niefortunną nazwą tego typu obiektów. Mgławica planetarna nie ma nic wspólnego z planetami i wszystko, co dotyczy gwiazd. Mgławica planetarna jest w rzeczywistości gwiezdną pozostałością: jasne, lśniące zwłoki pozostawione po wyczerpaniu paliwa i śmierci gwiazdy. Pozostała skomplikowana struktura chmur gazów o różnych temperaturach, oświetlona przez białego karła w centrum.
Nazywano je mgławicą planetarną, kiedy po raz pierwszy widziane były przez teleskopy, ponieważ z pewnej odległości wyglądają podobnie do gazowych gigantów w naszym Układzie Słonecznym. Niestety, nazwa utknęła, od tego czasu dezorientując astro-ciekawskich.
Mgławica Saturn, lub NGC 7009, jak wiadomo, jest jedną z najbardziej złożonych mgławic planetarnych, a złożoność ta czyni ją intrygującym przedmiotem badań dla astronomów i astrofizyków. Dlaczego nie miałby być? Spójrz na to.
W tym nowym badaniu po raz pierwszy instrument MUSE na VLT został użyty do badania galaktycznej mgławicy planetarnej. Astronomowie biorący udział w badaniu twierdzą, że MUSE ujawniło nieoczekiwaną złożoność mgławicy Saturn.
Sama mgławica składa się z gazu i pyłu wyrzuconych przez czerwoną gigantyczną gwiazdę pod koniec swojego życia, oświetloną przez pozostawionego białego karła w jej centrum. Astronomowie wiedzą o tym, ponieważ mogą zobaczyć cały proces rozgrywany w innych gwiazdach na niebie na różnych etapach życia. Ale nie znają szczegółów historii formowania się mgławicy planetarnej. I nie lubią nie wiedzieć.
Instrument MUSE na VLT jest idealny do takiej pracy.
MUSE ma potężną zdolność wykrywania natężenia światła w zależności od jego koloru lub długości fali w każdym pikselu na obrazie. Na jednym zdjęciu MUSE może uzyskać 900 000 widm maleńkich płatów nieba. Potrafi uchwycić obrazy obiektów takich jak mgławica planetarna w trzech wymiarach, a astronomowie wykorzystali wszystkie te informacje do ujawnienia nieoczekiwanej złożoności mgławicy Saturn. Odkryli szereg struktur związanych z różnymi atomami i jonami.
„Badanie wykazało, że struktury te reprezentują rzeczywiste różnice we właściwościach mgławicy, takie jak wyższa i niższa gęstość, a także wyższe i niższe temperatury”, wyjaśnia Jeremy Walsh, badacz w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) i pierwszy autor badanie. Walsh donosi, że jedną z implikacji jest to, że „historyczne - i prostsze - badania oparte na morfologicznym wyglądzie mgławic planetarnych wydają się sygnalizować ważne powiązania z warunkami leżącymi u podstaw gazu”.
Korzystając z mocy instrumentu MUSE i VLT, zespół odpowiedzialny za badanie ujawnił dane wskazujące, że gaz w tej mgławicy nie jest jednorodny. W ich artykule mapowane są podformacje gazu i pyłu w mgławicy o czterech temperaturach i trzech gęstościach.
Ana Monreal Ibero, druga autorka artykułu i badaczka w IAC, zauważyła obecność i dystrybucję wodoru i helu w mgławicy Saturn. Wodór i hel to dwa najbardziej obfite pierwiastki we wszechświecie, a ich cechy charakterystyczne w mgławicy są kluczowe dla zrozumienia powstawania obiektu i śmierci czerwonego olbrzyma, który go stworzył.
Odnośnie wodoru, Ibero powiedział: „Obecność pyłu w mgławicy można również wywnioskować ze zmiany koloru między różnymi liniami emisji wodoru, którego spodziewany kolor można określić na podstawie teorii atomu. Nasz zespół stwierdził, że rozkład pyłu w mgławicy nie jest jednolity, ale pokazuje kroplę na brzegu wewnętrznej osłony gazowej. Wynik ten sugeruje gwałtowne zmiany w wyrzucaniu pyłu podczas grzechotów ostatniej śmierci gwiazdy typu słonecznego lub, alternatywnie, lokalnego powstawania i niszczenia pyłu ”.
Jeśli chodzi o hel, obecna teoria mgławicy mówi, że jej rozkład w mgławicy planetarnej powinien być jednolity. Aby to przetestować, autorzy wykorzystali dane MUSE do mapowania helu w mgławicy Saturn. Znaleźli wariacje zgodne z morfologią skorupy mgławicy. „Oznacza to, że obecne metody oznaczania helu wymagają poprawy lub że założenie, że liczebność jest jednolita, należy odrzucić”. mówi Monreal Ibero.
Mgławica planetarna to fascynujące obiekty. Ich świetliste, upiorne zasłony gazu i pyłu są nieodparte dla oka. Po raz pierwszy MUSE został wykorzystany do badania mgławicy planetarnej i chociaż piękno tego obiektu jest trochę hipnotyzujące, to podstawowa nauka intryguje astronomów i astrofizyków.
Autorzy artykułu przyznają, że pod pewnymi względami przedstawiają jedynie ograniczoną liczbę analiz. Ale ich praca pokazuje, że instrument MUSE jest pełen potencjału. Jak mówią w podsumowaniu swojego artykułu: „Obserwacje pokazują ogromny potencjał tego instrumentu dla postępu w optycznych badaniach spektroskopowych mgławic o rozszerzonej emisji”.
- Komunikat prasowy IAC: „Mgławica Saturn ujawnia swoją złożoność”
- Komunikat prasowy ESO: „Dziwne struktury mgławicy Saturn”
- Artykuł badawczy: Obrazowanie spektroskopowe badanie mgławicy planetarnej NGC 7009 za pomocą MUSE
- Wpis w Wikipedii: Mgławica Saturn
- Strona internetowa ESO: Eksplorator spektroskopowy MUSE Multi Unit
