Fantastiske nye Hubble-billeder afslører, at stjerner er gået i stå

NASA/ESA Hubble-rumteleskopet demonstrerer sit fulde udvalg af billeddannelsesevner med to nye billeder af planetariske tåger. Billederne viser to nærliggende unge planetariske tåger, NGC 6302, kaldet sommerfugletågen, og NGC 7027. Begge er blandt de mest støvede planetariske tåger, man kender, og begge indeholder usædvanligt store gasmasser, hvilket gjorde dem til et interessant par til at studere sideløbende af et team af forskere.

Som nukleare fusionsmotorer, de fleste stjerner lever rolige liv i hundreder af millioner til milliarder af år. Men i slutningen af ​​deres liv kan de blive til skøre hvirvler, pust af skaller og stråler af varm gas. Astronomer har brugt Hubble til at dissekere sådan et skørt fyrværkeri, der sker i disse to planetariske tåger. Forskerne har fundet hidtil usete niveauer af kompleksitet og hurtige ændringer i de jetfly og gasbobler, der sprænger ud af stjernerne i midten af ​​hver enkelt tåge. Hubble tillader nu forskerne at konvergere om en forståelse af de mekanismer, der ligger til grund for dette kaos.

Hubble-rumteleskopet har afbildet disse objekter før, men ikke i mange år og aldrig før med Wide Field Camera 3-instrumentet på tværs af dets fulde bølgelængdeområde - hvilket gør observationer i nær-ultraviolet til nær-infrarødt lys. "Disse nye Hubble-observationer med flere bølgelængder giver det mest omfattende billede til dato af begge disse spektakulære tåger, " sagde Joel Kastner fra Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, leder af den nye undersøgelse. "Da jeg downloadede de resulterende billeder, Jeg følte mig som et barn i en slikbutik."

De nye Hubble-billeder afslører i levende detaljer, hvordan begge tåger deler sig fra hinanden på ekstremt korte tidsskalaer - hvilket gør det muligt for astronomer at se ændringer i løbet af de sidste par årtier. I særdeleshed, Hubbles brede multi-bølgelængdebilleder af hver enkelt tåge hjælper forskerne med at spore historien om chokbølger i dem. Sådanne stød genereres typisk, når de er friske, hurtige stjernevinde slår ind i og fejer op med langsommere ekspanderende gas og støv, som stjernen har kastet ud i sin nylige fortid, genererer boblelignende hulrum med veldefinerede vægge.

Forskere formoder, at i hjertet af hver tåge var to stjerner, der kredsede om hinanden. Beviser for en så central "dynamisk duo" kommer fra de bizarre former af disse tåger. Hver har en klemt, støvet talje og polarlapper eller udstrømninger, samt andre, mere komplekse symmetriske mønstre.

En førende teori for generering af sådanne strukturer i planetariske tåger er, at den massetabende stjerne er en af ​​to stjerner i et binært system. De to stjerner kredser tæt nok om hinanden til at de til sidst interagerer, producerer en gasskive omkring en eller begge stjerner. Skiven affyrer derefter jetfly, der puster polært rettede lober af udstrømmende gas.

En anden, relaterede, populær hypotese er, at den mindre stjerne i parret kan smelte sammen med dens oppustede, hurtigere udviklende stjerneledsager. Denne meget kortvarige "common envelope" binære stjernekonfiguration kan også generere slingrende jetfly, danner varemærket bipolære udstrømninger, der almindeligvis ses i planetariske tåger. Imidlertid, de mistænkelige ledsagestjerner i disse planetariske tåger er ikke blevet observeret direkte. Forskere antyder, at dette kan skyldes, at disse ledsagere er ved siden af, eller allerede er blevet slugt af, langt større og lysere røde kæmpestjerner.

NGC 6302, almindeligvis kendt som sommerfugletågen, udviser et tydeligt S-formet mønster set i rødlig-orange på billedet. Forestil dig en plænesprinkler, der snurrer vildt, at smide to S-formede vandløb ud. I dette tilfælde er det ikke vand i luften, men gas blæst ud med høj hastighed af en stjerne. Og "S" vises kun, når det fanges af Hubble-kamerafilteret, der registrerer nær-infrarød emission fra enkelt ioniserede jernatomer. Denne jernemission er tegn på energiske kollisioner mellem både langsom og hurtig vind, som oftest observeres i aktive galaktiske kerner og supernova-rester.

"Dette ses meget sjældent i planetariske tåger, " forklarede teammedlem Bruce Balick fra University of Washington i Seattle. "Vigtigt, jernemissionsbilledet viser så hurtigt, off-akse vinde trænger langt ind i tågen som tsunamier, udsletter tidligere klumper på deres veje og efterlader kun lange haler af affald."

Det medfølgende billede af NGC 7027, som ligner en juvelfejl, indikerer, at den langsomt havde pustet sin masse væk i stilhed, sfærisk symmetriske eller måske spiralmønstre i århundreder – indtil relativt for nylig. "Der er for nylig gået noget galt i centrum, producerer et nyt kløverbladsmønster, med kugler af materiale, der skyder ud i bestemte retninger, " forklarede Kastner.

Holdets papir, "Første resultater fra en pankromatisk HST/WFC3 billedbehandlingsundersøgelse af de unge, Hurtigt udviklende planettåger NGC 7027 og NGC 6302" blev offentliggjort den 15. juni 2020 i tidsskriftet Galakser .