Se den sydlige ringtåge i 3D

Planetariske tåger er nogle af naturens mest fantastiske visuelle udstillinger. Navnet er forvirrende, da de er rester af stjerner, ikke planeter. Men det forringer ikke deres status som objekter for fængslende skønhed og intens videnskabelig undersøgelse.

Som alle andre planetariske tåger er den sydlige ringtåge en rest af en stjerne som vores sol. Efterhånden som disse stjerner ældes, vil de med tiden blive røde kæmper, der udvider sig og kaster lag af gas ud i rummet. Til sidst bliver den røde kæmpe til en hvid dværg, en stjernelevning uden fusion, der udsender den resterende termiske energi, den har uden nogensinde at generere mere. Den hvide dværg oplyser skallerne af gas, der blev drevet ud tidligere, og vi kan nyde showet.

Da den længe ventede JWST begyndte at levere billeder, var den sydlige ringtåge (NGC 3132) et af dets første mål. Det var et af fem objekter, der udgjorde teleskopets første videnskabelige resultater. JWST's billeder afslørede noget overraskende ved NGC 3132:den har to stjerner. Den hvide dværg er i centrum af NGC 3132, og dens ledsager er mellem 40 og 60 AU væk, omtrent samme afstand som Pluto er fra solen.

Forskere ønskede at forstå mere om den sydlige ringtågens struktur. JWST arbejder i det infrarøde og kan afbilde varmt brint i tågen. Men for at få et mere komplet billede af tågen henvendte et team af forskere fra Rochester Institute of Technology (RIT) sig til Submillimeter Array (SMA). SMA kan mærke den køligere CO (kulilte) i tågen uden for JWST's rækkevidde. Den fornemmede CO's tilstedeværelse og målte dens hastighed og andre molekylers hastigheder.

Forskningen er publiceret i The Astrophysical Journal med titlen "Det molekylære eksoskelet af den ringlignende planetariske tåge NGC 3132." Professor Joel Kastner fra RIT School of Physics and Astronomy er hovedforfatter.

De nye observationer viste, at det meste af nebulaens brintgas er i en stor ekspanderende ring, og at en anden ekspanderende ring ligger næsten vinkelret på den første.

"JWST viste os molekylerne af brint, og hvordan de stables op på himlen, mens Submillimeter Array viser os kulilte, der er koldere, som du ikke kan se på JWST-billedet," forklarede Kastner.

"Den ekstra hastighedsdimension fra arrayets radiobølgelængdeobservationer giver os så effektivt mulighed for at se tågen i 3D. Da vi begyndte at vende hele tågen rundt i 3D, så vi straks, at det virkelig var en ring, og så blev vi forbløffede over at se der var en anden ring," sagde Kastner.

"Overraskende nok afslører dataene yderligere, at tågen også ser ud til at rumme en anden, støvrig molekylær ring (Ring 2) - detekteret i (støv)absorption, i emissionslinjer med lav excitation, i H₂ , og (nu) i ¹² CO(2-1) - der ser ud til at ligge næsten vinkelret på ring 1," forklarer forfatterne i deres publicerede forskning.

Ringene er forskudt fra hinanden, hvilket forklarer, hvorfor 3D-visningen gjorde den anden mere synlig. Holdet matchede deres observationer til en geometrisk model, der viste hældninger på 45° for Ring 1 og 78° for Ring 2.

Hvorfor har den sydlige ringtåge to forskudte ringe?

Forfatterne siger, at vi har et billede af en bipolar tåge formet af tilstedeværelsen af ​​en anden stjerne. Der er mange bipolære tåger, herunder velkendte som sommerfugletågen.

Tilstedeværelsen af ​​en anden stjerne har dog kompliceret NGC 3132s form. "Vi foreslår, at denne tilsyneladende to-ring struktur kan være en rest af en ellipsoidal molekylær kappe af AGB ejecta, der for det meste er blevet spredt af en række hurtige ild, men forkert justerede kollimerede udstrømninger eller jetfly," forklarer forfatterne i deres forskning. "Et sådant scenarie ville være i overensstemmelse med hypotesen om, at den massetabende AGB-stamfader til NGC 3132 var medlem af et interagerende tredobbelt stjernesystem."

Det ville være konsekvent, men forfatterne siger, at der ikke er nogen måde at konkludere, at en tredje stjerne var involveret i aktuel forskning. "Detaljerede simuleringer af de dynamiske effekter af sådanne flerstjernede væltende jetsystemer på AGB molekylære hylstre er nødvendige for at teste dette spekulative scenarie for udformningen af ​​det molekylære eksoskelet af NGC 3132," forklarer forfatterne.

Tilstedeværelsen af ​​al den molekylære gas i tågen overraskede videnskabsmænd. Den intense UV fra den hvide dværg skulle bryde kulilte og det molekylære brint op. Men det har den ikke.

"Hvor kommer kulstoffet og ilten og nitrogenet i universet fra?" sagde Kastner. "Vi ser det genereres i de sollignende stjerner, der dør, ligesom stjernen, der lige er død og skabte den sydlige ring. Meget af den molekylære gas kan ende op i planetariske atmosfærer, og atmosfærer kan muliggøre liv."

Flere oplysninger: Joel H. Kastner et al., The Molecular Exoskeleton of the Ring-like Planetary Nebula NGC 3132, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad2848

Journaloplysninger: Astrofysisk tidsskrift

Leveret af Universe Today