Изучены призрачные очертания самого холодного места Вселенной

Астрономам обсерватории ALMA, базирующейся в чилийской пустыне Атакама, удалось по-новому взглянуть на этот интригующий объект, узнать больше о его свойствах, а также определить истинную форму туманности, которая напоминает устрашающее приведение.

Первоначально наземные телескопы установили, что данная туманность имеет асимметричную однобокую форму (отсюда и появилось её название). Затем наблюдения космического телескопа Hubble показали, что по форме туманность больше похожа на галстук-бабочку. Но нынешние наблюдения специалистов ALMA, однако, показали, что данные Hubble были верны лишь наполовину: две одинаковые доли, различимые на снимках телескопа, на деле, скорее всего, лишь световой эффект, возникший в видимом диапазоне волн.

«Этот ультрахолодный объект крайне загадочен, но благодаря ALMA мы получили больше сведений о его истинной природе, - рассказывает Рагвендра Сахай (Raghvendra Sahai), главный научный сотрудник Лаборатории реактивного движения NASA (JPL). - То, что казалось бумерангообразной формой при взгляде с наземных оптических телескопов, на самом деле, оказалось гораздо более широкой структурой, которая быстро расширяется в космическое пространство».

Туманность Бумеранг расположена на расстоянии примерно в 5000 световых лет от Земли в созвездии Центавра. Она является сравнительно молодой планетарной туманностью. Вопреки своему названию планетарные туманности являются финальными фазами эволюции звёзд, которые, подобно нашему Солнцу, сбросили верхние слои (красных гигантов и сверхгигантов).

То, что осталось в центре, − это белые карлики, выделяющие интенсивное ультрафиолетовое излучение, которое и вызывает свечение газа в туманности и окрашивает сияние в яркие цвета.

Бумеранг − представитель пропланетной туманности, представляющий собой ту фазу, когда центральная звезда ещё не настолько горяча, чтобы производить достаточное количество ультрафиолетового излучения. На данном этапе туманность видна благодаря свету звёзд, отражённому от частиц её пыли.

Поток газа этой звезды быстро расширяется и охлаждает сам себя. Принцип этого процесса аналогичен работе холодильника, расширяющего газ для охлаждения. Исследователям удалось измерить температуру газа в туманности, наблюдая за поглощением излучения космического микроволнового фона, чья типичная температура составляет -270,5 °C.

«Когда астрономы посмотрели на этот объект с помощью Hubble в 2003 году, они обнаружили классическую форму, напоминающую песочные часы, - комментирует Сахай. - Многие планетарные туманности имеют подобный двухлепестковый внешний вид. Это результат высокоскоростного выброса газа звезды. Затем струи газа проделывают дыры в окружающем газовом облаке, выброшенным звездой ещё в ту пору, когда она была красным гигантом».

Однако наблюдения однозеркальным миллиметровым телескопом не подтвердили наличие той тонкой «талии», которую заметил Hubble. Вместо этого они обнаружили равномерный, почти сферический отток материала.

Неожиданные результаты наблюдений ALMA позволили исследователям понять причину подобного противоречия. Наблюдая за распределением молекул монооксида углерода, которые очень заметны на миллиметровых длинах волн, астрономы смогли обнаружить двухдольную структуру, которая и видна на изображении Hubble, но только находится во внутренних областях туманности. Поверх него учёные на самом деле наблюдали более вытянутое облако холодного газа, имеющее почти круглую форму.

Также исследователи обнаружили плотную полосу пылевых частиц миллиметрового размера, окружающую звезду. Это объясняет, почему при наблюдениях в видимом спектре форма внешнего облака напоминает песочные часы. Пылинки создают маску, которая оттеняет части центральной звезды и позволяет её свечению просачиваться в противоположных направлениях в облако, что и придаёт ему такую форму.

Новое исследование также показало, что внешние края туманности начинают нагреваться, даже несмотря на то, что они по-прежнему немного холоднее, чем космический микроволновой фон. Это «потепление» может быть связано с фотоэлектрическим эффектом (название впервые было предложено Эйнштейном), когда свет поглощается материалом, который затем снова испускает электроны.

«Наше исследование важно для понимания того, как звёзды умирают и превращаются в планетарные туманности, - считает Сахай. - Благодаря ALMA мы в прямом и переносном смысле пролили свет на агонию подобной Солнцу звезды.

Научная статья опубликована в журнале Astrophysical Journal.