Kids

eso1244ru — Научный релиз

Объяснение космических спринклеров найдено

Необычная пара стареющих звезд сформировала удивительные очертания планетарной тумманности

8 ноября 2012 г.

С помощью Очень Большого Телескопа ESO (VLT) астрономы обнаружили пару звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести внутри одной из самых замечательных планетарных туманностей. Новый результат подтверждает давно обсуждаемый механизм, который определяет живописные симметричные очертания вещества, выбрасываемого в пространство. Работа публикуется в выпуске журнала Science от 9 ноября 2012 г.

Планетарные туманности [1] представляют собой светящиеся газовые оболочки вокруг белых карликов, солнцеподобных звезд, находящихся на конечных стадиях своей эволюции. Fleming 1 – прекрасный пример планетарной туманности, которая отличается поразительно симметричными джетами [2], свивающимися в узловатые, переплетенные узоры. Туманность расположена в южном созвездии Центавра (Centaurus) и была открыта немного более века тому назад Вильеминой Флеминг (Williamina Fleming) [3], бывшей горничной, которая увлеклась астрономией и была принята на работу в Гарвардскую обсерваторию.

Астрономы долго спорили о том, как могут образовываться столь симметричные джеты, и никак не могли прийти к согласию. И вот теперь группа исследователей под руководством Генри Боффина (Henri Boffin, ESO, Чили), объединив новые наблюдения туманности Fleming 1 на Очень Большом Телескопе (VLT) с компьютерной моделью, впервые объяснили во всех подробностях, как возникли эти причудливые структуры.

Группа использовала телескоп VLT ESO для изучения света, приходящего от центральной звезды туманности. Ученые обнаружили, что в центре Fleming 1, скорее всего, не один, а два белых карлика, совершающих оборот вокруг общего центра тяжести за 1.2 дня. Хотя и раньше в центрах планетарных туманностей обнаруживались двойные звезды, системы из двух белых карликов, обращающихся друг вокруг друга, встречаются очень редко [4].

Происхождение красивых и сложных очертаний туманности Fleming 1 и объектов, подобных ей, много десятилетий было предметом разногласий”, -- говорит Генри Боффин. “Астрономы и раньше предполагали, что у этой туманности в центре двойная звезда, но они всегда считали, что в этом случае пара является широкой, с орбитальным периодом в десятилетия или больше. Благодаря нашим наблюдениям и построенной нами модели, которые позволили нам изучить эту необычную систему в деталях и заглянуть глубоко в недра туманности, мы установили, что эта двойная в несколько тысяч раз более тесная”.

Когда звезда с массой  до восьми масс Солнца приближается к концу своей жизни, она сбрасывает свою внешнюю оболочку и начинает терять массу. В результате обнажается горячее внутреннее ядро звезды и под воздействием его интенсивного излучения разлетающийся в разные стороны газовый кокон начинает ярко светиться. Это мы и наблюдаем как планетарную туманность.

Хотя звезды имеют сферическую форму, многие  планетарные туманности обладают удивительно сложной структурой с узелками, волокнами, интенсивными струйными выбросами вещества (джетами), которые образуют причудливые узоры. Некоторые самые живописные туманности, в том числе и Fleming 1, являются центрально-симметричными [5]. В данном случае это значит, что вещество выбрасывается из обоих полюсов центральной области планетарной туманности в виде S-образных струй. Новое исследование показывает, что эти структуры в Fleming 1 являются результатом тесного взаимодействия между звездами пары. Это «лебединая песня» в жизни пары стареющих звезд.

Перед нами образцовый случай двойной центральной звезды, для которой компьютерное моделирование правильно предсказало форму живописную форму окружающей ее туманности ”, -- объясняет соавтор работы Брент Мизальски (Brent Miszalski, SAAO, SALT, Южная Африка).

Наличие двойной звезды в центре этой туманности принципиально важно для объяснения ее наблюдаемой структуры. По мере того, как звезды старели, они расширялись, и в течение некоторой части этого времени одна из них превратилась в «звезду-вампира», высасывающего вещество из второго компонента системы. Это вещество устремлялось в направлении «вампира», окружая его аккреционным диском [6]. В процессе орбитального движения друг вокруг друга обе звезды взаимодействовали с диском, в результате чего его плоскость вибрировала, как у вращающегося волчка. Такое движение называется прецессией. Оно влияет на поведение вещества, выбрасываемого из полюсов системы в виде джетов. Данное исследование подтверждает, что прецессирующие аккреционные диски в двойных системах вызывают появление удивительных симметричных структур в планетарных туманностях, подобных Fleming 1.

Глубокие изображения, получаемые с VLT, также привели к открытию узловатого кольца вещества во внутренней части туманности. Известно, что такие кольца существуют и в других семействах двойных звезд и даже являются «опознавательным знаком», свидетельствующим о наличии двойной системы.

Наши результаты – еще одно подтверждение роли взаимодействия между компонентами даойной системы в образовании структуры планетарной туманности, а возможно и в образовании самой туманности”, -- заключает Боффин.

Примечания

[1] Планетарные туманности не имеют никакого отношения к планетам. Этот термин возник в XVIII веке, так как некоторые из этих объектов казались при наблюдении в небольшие телескопы похожими на диски далеких планет.

[2] Джеты – струи очень быстро движущегося газа, выбрасываемые из центральных областей (ядер) планетарных туманностей. Они часто являются коллимированными, т.е. вещество выбрасывается параллельными потоками. Это означает, распространяясь в пространстве, они почти не рассеиваются.

[3] Туманность Fleming 1 названа в честь шотландского астронома Вильемины Флеминг, которая открыла ее в 1910 году. Флеминг, которая в 1880-х работала горничной у директора обсерватории Гарвардского колледжа, позже была принята на работу в обсерваторию и занималась обработкой астрономических данных в составе «Гарвардских Вычислительниц» (Harvard Computers) – группы высококвалифицированных сотрудников-женщин, выполнявших математическую обработку данных и другие вспомогательные работы. За время своей работы в обсерватории она открыла — и эти открытия были широко признаны — множество астрономических объектов, в том числе 59 газовых туманностей, более 310 переменных звезд и 10 новых. У Fleming 1 еще много других названий -- PN G290.5+07.9, ESO 170-6, Hen 2-66 и другие. 

[4] Группа исследовала звезды с приемником FORS, установленном на Очень Большом Телескопе ESO в обсерватории Паранал в Чили. С этим инструментом ученые получали не только прямые изображения объекта, но и расщепляли принимаемое излучение на составляющие его цвета, чтобы получить информацию о движении, температуре и химическом составе центрального объекта.

Оказалось, что главный и вторичный компоненты двойной звезды имеют массы от 0.5 до 0.86 и от 0.7 до 1.0 масс Солнца, соответственно. В результате анализа излучения обеих звезд и изучения яркости системы исследователям удалось исключить возможность того, что в туманности находится “нормальная” звезда наподобие Солнца. В ходе вращения системы ее яркость меняется очень незначительно. Обычная звезда нагревалась бы своим компаньоном – горячим белым карликом, и так как она была бы всегда обращена к совему компаньону одной стороной (так же, как Луна обращена одной стороной к Земле), она поочередно обращалась бы к нам то “горячей и яркой”, то “холодной и темной” сторонами, что наблюдалось бы как периодические колебания яркости. Поскольку этого не происходит, центральный объект туманности, скорее всего, представляет собой пару белых карликов — редкая и экзотическая находка.

[5]   В этом случае каждой части туманности точно соответствует другая -- на том же расстоянии от звезды, но ориентированная в противоположном направлении, что напоминает симметрию изображения на игральной карте.

[6] Такой диск образуется, когда струя вещества, покидающая звезду, пересекает определенную границу, называемую полостью Роша. Все находящееся внутри этой области вещество гравитационно связано со своей центральной звездой и не может вырваться наружу. Когда полость Роша переполняется и вещество оказывается за ее границей, оно отбрасывается от звезды и захватывается другим близлежащим телом, например, вторичным компонентом двойной звезды, формируя аккреционный диск.

Узнать больше

Исследование преставлено в статье “An Interacting Binary System Powers Precessing Outflows of an Evolved Star”, H. M. J. Boffin et al., которая выходит в журнале Science 9 ноября 2012.

Состав исследовательской группы: H. M. J. Boffin (European Southern Observatory, Chile), B. Miszalski (South African Astronomical Observatory; Southern African Large Telescope Foundation, South Africa), T. Rauch (Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Tübingen, Germany), D. Jones (European Southern Observatory, Chile), R. L. M. Corradi (Instituto de Astrofísica de Canarias; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Spain), R. Napiwotzki (University of Hertfordshire, United Kingdom), A. C. Day-Jones (Universidad de Chile, Chile), and J. Köppen (Observatoire de Strasbourg, France).

В 2012 году исполняется 50 лет со дня основания Европейской Южной Обсерватории (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущей межгосударственной астрономической организации Европы и самой продуктивной астрономической обсерватории в мире. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Чешская Республика, Дания, Франция, Финляндия, Германия, Италия, Нидерланды, Португалия, Испания, Швеция, Швейцария и Объединенное Королевство. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA – величайшем астрономическом проекте в истории. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +78123637786
Сотовый: +79112122130
Email: km@gao.spb.ru

Henri Boffin
ESO
Santiago, Chile
Телефон: +56 2 463 3126
Email: hboffin@eso.org

David Jones
ESO
Santiago, Chile
Телефон: +56 2 463 3086
Email: djones@eso.org

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Перевод пресс-релиза ESO eso1244.

О релизе

Релиз №:eso1244ru
Название:Fleming 1, PN G290.5+07.9
Тип:• Milky Way : Nebula : Type : Planetary
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012Sci...338..773B

Изображения

The planetary nebula Fleming 1 seen with ESO’s Very Large Telescope
The planetary nebula Fleming 1 seen with ESO’s Very Large Telescope
только на английском
The planetary nebula Fleming 1 in the constellation of Centaurus (The Centaur)
The planetary nebula Fleming 1 in the constellation of Centaurus (The Centaur)
только на английском
Wide-field view of the sky around the planetary nebula Fleming 1
Wide-field view of the sky around the planetary nebula Fleming 1
только на английском
Artist’s view of how a planetary nebula’s wobbling jets are sculpted
Artist’s view of how a planetary nebula’s wobbling jets are sculpted
только на английском

Видео

Zooming in on the planetary nebula Fleming 1
Zooming in on the planetary nebula Fleming 1
только на английском
A close-up view of the planetary nebula Fleming 1 seen with ESO’s Very Large Telescope
A close-up view of the planetary nebula Fleming 1 seen with ESO’s Very Large Telescope
только на английском
Artist’s view of how a planetary nebula’s wobbling jets are sculpted
Artist’s view of how a planetary nebula’s wobbling jets are sculpted
только на английском

Также смотрите наши