Kun aurinkoisen kaltaiset matala- tai keskipainoiset tähdet lähestyvät elinkaarensa loppua, he lopulta heittävät pois ulkokerroksensa jättäen taakse tiheän, valkoisen kääpiötähden. Näistä ulkokerroksista tuli massiivinen pöly- ja kaasupilvi, jolle on ominaista kirkkaat värit ja monimutkaiset kuviot, jotka tunnetaan nimellä planetaarinen sumu. Jonain päivänä aurinko muuttuu sellaiseksi sumuksi, jota voidaan katsoa valovuosien päässä.
Tämän prosessin, jossa kuoleva tähti aiheuttaa massiivisen pölypilven, tiedettiin jo olevan uskomattoman kaunis ja innostava monien ottamien kuvien ansiosta. Hubble. Kuultuaan kuuluisaa Ant Nebulaa Euroopan avaruusjärjestön (ESA) kanssa Herschelin avaruus observatorio, ryhmä tähtitieteilijöitä löysi epätavallisen lasersäteilyn, joka viittaa siihen, että nebulan keskellä on kaksoistähdejärjestelmä.
Tutkimus nimeltään “Herschel Planetary Nebula Survey (HerPlaNS): vetyrekombinaation laserlinjat Mz 3 “, ilmestyi äskettäin Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta. Tutkimusta johti Isabel Aleman São Paulon yliopistosta ja Leidenin observatoriosta. Tutkimukseen osallistui Herschel Science Centerin, Smithsonian astrofysiikan observatorion, tähtitieteen ja astrofysiikan instituutin sekä useiden yliopistojen jäseniä.
Ant-köysikaari (alias. Mz 3) on nuori bipolaarinen planetaarinen sumu, joka sijaitsee Norma-tähdistössä ja saa nimensä kaasun ja pölyn kaksoiskeilosta, jotka muistuttavat muurahaisen pään ja rungon. Aikaisemmin NASA / ESA kuvasi tämän nebulan kaunista ja monimutkaista luontoa Hubble-avaruuskaukoputki. Herschelin hankkimat uudet tiedot osoittavat myös, että Ant Nebula säteilee voimakkaita lasersäteilyjä ytimestään.
Avaruudessa infrapunalaseriemissiot havaitaan hyvin erilaisilla aallonpituuksilla ja vain tietyissä olosuhteissa, ja vain harvat näistä avaruuslasereista tunnetaan. Mielenkiintoista on, että tähtitieteilijä Donald Menzel - joka havaitsi ja luokitteli muurahaismuun ensimmäisen kerran vuonna 1920 (siksi sen jälkeen virallisesti tunnetaan nimellä Menzel 3) - oli yksi ensimmäisistä, joka ehdotti lasereiden esiintymistä sumussa.
Menzelin mukaan avaruudessa tapahtuisi tietyissä olosuhteissa luonnollinen ”valon vahvistuminen säteilyn stimuloimien säteilyjen avulla” (alias. Mistä me saamme termin laser). Tämä oli kauan ennen kuin laserit löydettiin laboratorioista. Tilaisuutta juhlitaan vuosittain 16. toukokuuta, joka tunnetaan nimellä UNESCO: n kansainvälinen valopäivä. Sellaisena oli erittäin tarkoituksenmukaista, että tämä julkaisu julkaistiin myös 16. toukokuuta juhlien laserin ja sen löytäjän, Theodore Maimanin kehitystä.
Kuten paperin pääkirjailija Isabel Aleman kuvaili tuloksia:
”Kun tarkkailemme Menzel 3: ta, näemme hämmästyttävän monimutkaisen rakenteen, joka koostuu ionisoidusta kaasusta, mutta emme näe sen keskustassa olevaa esinettä, joka tuottaa tämän kuvion. Herschel-observatorion herkkyyden ja laajan aallonpituusalueen ansiosta havaitsimme erittäin harvinaisen emissiotyypin, jota kutsutaan vetyrekombinaatiolinjan lasersäteilyksi, joka tarjosi tavan paljastaa sumun rakenne ja fyysiset olosuhteet. "
"Tällainen päästö on aiemmin tunnistettu vain kourallisissa kohteissa, ja on onnellinen sattuma, että havaitsimme Menzelin ehdottaman päästötyypin yhdessä hänen löytämästään planetaarisumusta", hän lisäsi.
Sellainen lasersäteily, jota he havaitsivat, tarvitsee erittäin tiheää kaasua tähden lähellä. Vertaamalla Herschelin observatorion havaintoja planeettatiivisteiden malleihin, ryhmä havaitsi, että lasereita säteilevän kaasun tiheys oli noin kymmenentuhatta kertaa tiheämpi kuin tyypillisissä planeettasumuissa ja itse Ant-Nebulan luistoissa nähty kaasu.
Kuolleen tähden lähellä oleva alue - tässä tapauksessa suunnilleen Saturnuksen ja Auringon välinen etäisyys - on melko tyhjä, koska sen materiaali työntyi ulospäin, kun tähti meni supernovaan. Mahdollisesti pysyvä kaasu putoaa pian takaisin siihen. Mutta kuten professori Albert Zijlstra Jodrell Bankin astrofysiikan keskuksesta ja tutkimuksen yhteistekijä, sanoivat:
”Ainoa tapa pitää tällainen tiheä kaasua lähellä tähtiä on, jos se kiertää levyllä sen ympäri. Tässä nebulassa olemme todella havainneet tiheän levyn aivan keskeltä, joka näkyy suunnilleen reunaan nähden. Tämä suunta auttaa vahvistamaan lasersignaalin. Levy viittaa siihen, että on olemassa binaarinen seuralainen, koska poistuneen kaasun on vaikea saada mennä kiertoradalle, ellei seuratähti kääntää sitä oikeaan suuntaan. Laser antaa meille ainutlaatuisen tavan koota levy kuolleen tähden ympärille, syvälle planetaarisen sumun sisälle. "
Vaikka tähtitieteilijät eivät ole vielä nähneet odotettua toista tähteä, he toivovat, että tulevat tutkimukset löytävät sen, mikä paljastaa Ant Nebulan salaperäisten laserien alkuperä. Näin tekemällä he pystyvät yhdistämään kaksi löytöä (ts. Planetaarinen sumu ja laser), jotka sama tähtitieteilijä on tehnyt yli vuosisadan sitten. Kuten ESA: n Herschel-projektitutkija Göran Pilbratt lisäsi:
"Tämä tutkimus viittaa siihen, että erottuva Ant Nebula sellaisena kuin se nykyään nähdään, on luotu binaarisen tähtijärjestelmän monimutkaisesta luonteesta, joka vaikuttaa muotoon, kemiallisiin ominaisuuksiin ja evoluutioon tähden näissä viimeisissä vaiheissa. Herschel tarjosi täydelliset tarkkailuominaisuudet tämän poikkeuksellisen laserin havaitsemiseksi muurahaisessa. Tulokset auttavat rajoittamaan olosuhteita, joissa tämä ilmiö esiintyy, ja auttavat meitä tarkentamaan tähtien evoluutiomalliamme. Se on myös onnellinen johtopäätös, että Herschel-operaatio pystyi yhdistämään Menzelin kaksi löytöä melkein sata vuotta sitten. "
Seuraavan sukupolven avaruusteleskoopeihin, jotka voisivat kertoa meille enemmän planeettakeskuksesta ja tähtiä koskevista elinkaareista, ovat James Webbin avaruuskaukoputki (JWST). Kun tämä kaukoputki saapuu avaruuteen vuonna 2020, se käyttää edistyksellisiä infrapunaominaisuuksiaan objektien näyttämiseen, joita muuten kaasu ja pöly peittävät. Nämä tutkimukset voisivat paljastaa paljon sumujen sisärakenteista ja ehkä valaista, miksi ne ampuvat ajoittain ”avaruuslasereita”.
