Heliks nebula pokazuje kako se materijal izbačen iz umiruće zvezde postepeno razgrađuje i meša u međuzvezdani gas. Tim je u Hα svetlosti identifikovao najmanje 22 lukovita udarna talasa koji postaju manji i fragmentisaniji sa udaljenjem, a koherentne strukture traju otprilike 10.000 godina. Brzine šoka su oko 80–90 km/s, dok se izbačeni materijal širi 35–45 km/s, što ukazuje da fragmenti potiču iz ranije AGB faze zvezde.
Heliks nebula otkriva kako se ostaci umiruće zvezde razgrađuju i vraćaju u galaksiju
Color representation of the Helix Nebula. (CREDIT: Pieter van Dokkum et al, Nature)
Heliks nebula pruža neposredan uvid u to kako materijal izbačen iz umiruće zvezde postepeno gubi oblik i ulazi u međuzvezdani gas. Novi snimci otkrivaju mrežu lukovitih udarnih talasa koje stvaraju nevidljivi, gusta fragmenti izbačenog materijala dok se sudaraju sa tankim gasom okoline.
MOTHRA Hα imaging of the Helix Nebula. (CREDIT: Pieter van Dokkum et al, Nature)
Međunarodni tim naučnika, među kojima su istraživači povezani sa Northwestern University i projektom Dragonfly FRO, analizirao je Heliks koristeći Hα snimke dobijene tokom probnog rada instrumenta MOTHRA (Modular Optical Telephoto Hyperspectral Robotic Array) u opservatoriji El Sauce u Čileu. Na istočnoj strani magline identifikovali su najmanje 22 potpuna ili delimična luka nalik "brodu koji pravi talase" — klasični oblik bow shock.
Schematic velocity field around the Helix, for a bulk velocity with respect to the ISM of vISM = 45 km s−1 eastward, a postshock flow velocity of vwake = 5 km s−1 and a radial expansion velocity of the ejecta of vexp = 40 km s−1. (CREDIT: Pieter van Dokkum et al, Nature)
Analiza pokazuje jasnu promenу oblika i skale tih udarnih talasa sa rastojanjem od centralnog belog patuljka: blizu centra su veliki, tanki i oštri, a kako se udaljavaju postaju manji, širi, mutniji i sve fragmentisaniji. Karakteristična veličina luka opada za oko dve dekade između približno 0,4 i 1,4 parseka, što ukazuje da se gusti fragmenti postepeno skidaju i raspadaju pod uticajem spoljnog medijuma.
Twenty-two complete and partial bow shocks are identified in the Hα image. They are fitted with parabolas, indicated with the red lines. (CREDIT: Pieter van Dokkum et al, Nature)
Modeli udarnih talasa sugerišu brzine šoka od oko 80–90 km/s na istočnoj strani. Nakon korekcije za relativno kretanje nebule kroz međuzvezdani medijum, tim procenjuje brzinu ekspanzije izbačenog materijala na otprilike 35–45 km/s. Na udaljenosti od približno 1 parseka, ove brzine ukazuju da su neki koherentni klasteri stari ~20.000–30.000 godina, što znači da materijal verovatno potiče iz ranijeg AGB (asimptotska divovska grana) omotača zvezde.
Eight bows covering a range of distances from the white dwarf are shown, in unsharp masked Hα images. For each bow, blue points show the initial manual definition of the structure. (CREDIT: Pieter van Dokkum et al, Nature)
Istraživači procenjuju da vidljive, koherentne strukture fragment–luka opstaju oko 10.000 godina, pri čemu njihova analiza daje e-vremenski period (e-folding time) od ~7.000 godina za pad skale zakrivljenosti luka. Tim naglašava da ovaj vremenski okvir opisuje koliko dugo gust fragment i njegov vidljivi šok ostaju prepoznatljivi, a ne direktno stopu gubitka mase ili prenos impulsa.
Otkrivanje je nastalo neočekivano dok je MOTHRA bio još u fazi delimične izgradnje; instrument je za relativno kratko vreme ekspozicije otkrio veoma slabe strukture u jonizovanom gasu koje ranije nisu bile vidljive. Kada bude kompletan, MOTHRA će koristiti 1.140 telefoto objektiva i biće osmišljen da detektuje izuzetno slabe emisije preko velikih delova neba, pa je verovatno da slične strukture mogu biti pronađene i kod drugih planetarnih nebula.
Osim što objašnjava fazu u kojoj se zvezdani otpad "rastače" pre nego što se uklopi u međuzvezdani materijal, nalaz ima šire implikacije: daje empirijski vremenski okvir koji modelima formiranja galaksija može pomoći da realističnije prikažu mešanje neizrezolvanih struktura. Takođe pruža i zamišljeni pogled na daleku budućnost Sunca — ono će jednog dana odbaciti svoje spoljne slojeve i deo njegove materije ući u isti galaktički reciklažni ciklus.
Autori predlažu da nevidljivi klasteri mogu biti detektovani i u molekularnim emisijama, npr. sila ugljen-monoksida (CO) ili molekularnog vodonika (H2) na 2,12 µm, što bi dodatno potvrdilo poreklo i sastav tih fragmenata.
Rezultati su objavljeni u časopisu Nature. Posmatranja Heliksa predstavljaju konkretan primer kako se kasnija faza zvezdne evolucije uklapa u širi ciklus stvaranja i reciklaže materije u galaksijama.
Pomozite nam da budemo bolji.
