Телескопът Джеймс Уеб откри странни мистериозни структури около планетарната мъглявина NGC 1514

Потресаващи нови изображения и други данни от космическия телескоп Джеймс Уеб на НАСА (JWST) разкриват нови подробности за двойка загадъчни структури от инфрачервени пръстени, съпътстващи далечна планетарна мъглявина.

Новите изображения на JWST показват, че пръстените близнаци, чийто необичаен вид досега озадачаваше астрономите, са ясно определени елементи, вградени във външната обвивка на мъглявината.

Най-новите наблюдения на мистериозните структури, станали възможни благодарение на инструмента MIRI (Mid-Infrared Instrument), монтиран на JWST, разкриха техния предимно прахов състав. Това предполага, че те са се образували от взаимодействието между високоскоростните звездни ветрове и по-бавно изхвърления материал, създаден от централната двойна звездна система на мъглявината.

Новите резултати, публикувани в края на миналия месец в платформата arXiv, дават нов поглед върху състава и формирането на характерния структуриран вид на масивните пръстени близнаци на мъглявината.

Мъглявината „Кристална топка“

Планетарните мъглявини, състоящи се от огромни обвивки от звезден газ и прах, изхвърлени от умиращи звезди, се образуват, когато звездите окончателно се превърнат в бели джуджета. Въпреки че тези мъглявини обикновено са редки, наблюденията им могат да предоставят на астрономите потенциално важна информация за химичния състав, който е в основата на еволюцията на звездите и галактиките.

NGC 1514, известна на астрономите като мъглявината Кристална топка, отдавна е призната за уникална особеност на космоса. Когато мъглявината е открита от Уилям Хершел на 13-ти ноември 1790 г., хипнотизиращият ѝ вид накара астронома да я опише като „необикновено явление“, дължащо се на наличието на една звезда, „заобиколена от слабо светеща атмосфера“, което накара Хершел да заключи, че „мъглявината около звездата не е звездна по природа“.

Днес астрономите признават NGC 1514 за голяма и сложна планетарна мъглявина. Мъглявината се намира на около 1500 светлинни години от Земята, а произходът ѝ се крие в двойната система HD 281679, състояща се от ярка гигантска звезда от тип А и много по-горещ, субсветъл спътник от тип О. Последният е отговорен за образуването на мъглявината.

Предишни наблюдения на NGC 1514 разкриха забележителна двойка осевосиметрични пръстени, обозначени като R10, които са видими в инфрачервения диапазон на вълните. Тези любопитни пръстени са с диаметър между 0,65 и 1,3 светлинни години и се намират почти изцяло във външната обвивка на мъглявината. Те също така имат уникална морфология, чиито отличителни характеристики допринасят за впечатляващия им вид в средната инфрачервена област на спектъра, като същевременно остават практически невидими в конвенционалните оптични диапазони на дължините на вълните.

Сложната планетарна мъглявина

Предвид необичайния им външен вид и оставащата загадка за начина, по който са се образували, изследователският екип, ръководен от Майкъл Е. Реслер от Лабораторията за реактивно движение (JPL) на НАСА, решава да ги изследва, като използва усъвършенстваните възможности за визуализация и спектроскопия на JWST.

„Ето защо решихме да изследваме пръстените на NGC 1514 по-подробно с инструмента за средна инфрачервена област на JWST“, пишат Реслър и екипът му в изследването си, “използвайки както изображения с висока пространствена разделителна способност, така и спектроскопия със средна разделителна способност, където пръстените са най-видими.“

Според наблюденията на екипа данните от JWST са помогнали да се разкрие наличието на сложна мрежа от нишковидни елементи и други „купести“ области в пръстените. Освен това екипът е успял да открие наличието на подобен на облак материал с турбулентност във вътрешността на всеки пръстен.

Тази облакоподобна субстанция представлява загадка за Реслер и неговия екип, тъй като въпреки очевидната турбулентност пръстените все пак имат ясно изразена структура, както се вижда от новите изображения на Уеб.

Освен това слабите изхвърляния, открити от екипа, които се виждат непосредствено извън границите на всеки от пръстените, предполагат, че тези мистериозни структури може да са се образували по-рано в еволюцията на мъглявината под влиянието на бавни потоци, формирани по време на бавната смърт на звездата, които в крайна сметка са били заменени от много по-бързи асиметрични звездни ветрове.

Прахови пръстени, породени от умираща звезда

Едно от ключовите открития от последните изследвания на NGC 1514 е, че спектроскопията показа, че пръстените на мъглявината са съставени предимно от прах, с малък дял на атомен водород, забранителни атомни линии и полициклични ароматни въглеводороди (ПАВ).

Отсъствието на тези особености прави NGC 1514 изключение, тъй като те обикновено се наблюдават в планетарните мъглявини. Освен това изчислената цветна температура на праха варира от 110 до 200 К, което придава допълнителна тежест на теорията, че пръстените са се образували в резултат на бавна, интензивна фаза на загуба на маса от звездата-родител на мъглявината.

Една от теориите за образуването на пръстените, предложена от екипа, е, че докато материалът е бил изхвърлян от умиращата звезда, постепенно губейки маса, той е бил бавно формиран с течение на времето от бързите звездни ветрове. Като цяло дългото взаимодействие между фазите на звездния вятър е създало характерния вид на NGC 1514, която е една от най-сложните планетарни мъглявини, откривани някога.

Новото изследване на Реслер и неговия екип акцентира върху това, че новите данни от JWST спомагат за разширяване разбирането на астрономите за любопитния външен вид на NGC 1514 и за формирането на планетарните мъглявини като цяло. Въпреки това остават въпроси за това какви точно процеси са довели до формирането на характерните инфрачервени пръстени на мъглявината Кристална топка и каква е тяхната роля в по-широкия ѝ жизнен цикъл.

Екипът се надява, че в бъдеще допълнителните наблюдения на тази странно симетрична небесна особеност могат да открият допълнителни улики, които да помогнат за обяснението на сложната динамика, свързана със звездните ветрове, и тяхното влияние върху формирането и структурата на характерните планетарни мъглявини като NGC 1514.