Saturnus on kuvake. Aurinkokunnassa ei ole mitään muuta kuin se, ja se on jotain, jonka lapset jopa tunnistavat. Mutta siellä on kaukainen esine, jota tähtitieteilijät kutsuvat Saturnuksen nebulaksi, koska etäältä se muistuttaa planeettaa ja sen korostettu rengasmuoto.
Saturnuksen nebulalla ei ole mitään suhdetta planeettaan, paitsi muodoltaan. Se on noin viiden tuhannen valovuoden päässä, joten pienessä takapihan kaukoputkessa se muistuttaa planeettaa. Mutta kun tähtitieteilijät kouluttavat suuria kaukoputkia sen päälle, illuusio hajosi.
Espanjan Instituto de Astrofísica de Canariasin (IAC) tutkijat olivat osa äskettäistä tutkimusta Saturnuksen sumusta. Heidän julkaisunsa nimeltään ”Kuvaspektroskooppinen tutkimus planeettasummasta NGC 7009 MUSE: n kanssa” julkaistiin Astronomy and Astrophysics -lehdessä. Se on ensimmäinen yksityiskohtainen tutkimus galaktisen planetaarisen sumun MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) -integraattispektrografista ESOn erittäin suurella teleskoopilla (VLT). Tutkimuksen pääkirjailija on Jeremy Walsh, tutkija VLT: n kotona sijaitsevassa Euroopan eteläisessä observatoriossa (ESO).
Saturnus-nebula on planetaarinen sumu, valitettava nimi tämän tyyppiselle esineelle. Planeettatiivisellä sumulla ei ole mitään tekemistä planeettojen kanssa ja kaiken kanssa tähtiä. Planeettatiivis on itse asiassa tähtien jäännös: Kirkas, loistava ruumis, joka jää jäljelle, kun tähti loppuu polttoaineelta ja kuolee. Jäljelle jää monimutkainen rakenne eri lämpötilojen kaasupilviä, joita keskellä oleva valkoinen kääpiö valaisee.
Niitä kutsuttiin planetaarisumuksi, kun heidät nähtiin ensin kaukoputkien kautta, koska etäältä ne näyttävät samanlaisilta kuin oman aurinkokuntamme kaasujättiläiset. Valitettavasti nimi on juuttunut sekoittamaan astro-utelias siitä lähtien.
Saturnuksen sumu, tai sen tunnetuin NGC 7009, on yksi monimutkaisimmista planetaarisumuista siellä, ja tämä monimutkaisuus tekee siitä mielenkiintoisen tutkimuksen kohteen tähtitieteilijöille ja astrofysiikille. Miksi se ei olisi? Katso vain sitä.
Tämä uusi tutkimus on ensimmäinen kerta, kun MUSE-instrumentti VLT: llä on käytetty galaktisen planetaarisen sumun tutkimiseen. Tutkimukseen osallistuneet tähtitieteilijät väittävät, että MUSE on paljastanut Saturnuksen sumun odottamattoman monimutkaisuuden.
Itse sumu koostuu kaasusta ja pölystä, jonka punainen jättiläinen tähti karkotti elämänsä lopussa ja jota valaisee vasemmalla oleva valkoinen kääpiö keskellä. Tähtitieteilijät tietävät tämän, koska he näkevät koko prosessin toisinaan taivaan tähdet eri elämänvaiheissa. Mutta mitä he eivät tiedä, on yksityiskohta planeetta-sumun muodostumisen historiassa. Ja he eivät halua tietämättä.
VLT: n MUSE-instrumentti on ihanteellinen tällaiseen työskentelyyn.
MUSE: lla on voimakas kyky havaita valon voimakkuus sen värin tai aallonpituuden funktiona jokaisessa kuvien pikselissä. Yhdessä kuvassa MUSE voi saada 900 000 spektriä pieniä taivaan laikkuja. Se voi kaapata kuvia esineistä, kuten planeetta-sumusta, kolmiulotteisena, ja tähtitieteilijät käyttivät kaikkia näitä tietoja paljastaakseen odottamattoman monimutkaisuuden Saturnuksen nebulassa. He löysivät sarjan rakenteita, jotka liittyivät eri atomiin ja ioneihin.
"Tutkimus paljasti, että nämä rakenteet edustavat todellisia eroja ominaisuuksissa nebulassa, kuten suurempi ja matala tiheys sekä korkeammat ja matalammat lämpötilat", kertoo Euroopan eteläisen observatorion (ESO) tutkija ja ensimmäisen kirjoittajan Jeremy Walsh. opiskella. Walsh raportoi, että yksi vaikutuksista on, että "historialliset - ja yksinkertaisemmat - tutkimukset, jotka perustuvat planeettasumujen morfologiseen ilmeeseen, näyttävät osoittavan tärkeitä yhteyksiä kaasun taustalla oleviin olosuhteisiin".
MUSE-instrumentin ja VLT: n voimalla tutkimuksen takana ollut ryhmä paljasti tiedot, jotka osoittavat, että kaasu tämän sumun sisällä ei missään nimessä ole tasaista. Heidän paperissaan kartoitetaan kaasun ja pölyn alamuodostelmia sumussa, jossa on neljä lämpötilaa ja kolme tiheyttä.
Ana Monreal Ibero, artikkelin toinen kirjoittaja ja IAC: n tutkija, huomautti vedyn ja heliumin läsnäolosta ja jakautumisesta Saturnuksen nebulassa. Vety ja helium ovat kaksi kaikkein runsainta elementtiä maailmankaikkeudessa, ja niiden ominaisuudet nebulassa ovat ratkaisevan tärkeitä objektin muodostumisen ja sen luoneen punaisen jättiläisen kuoleman ymmärtämiseksi.
Vedyn suhteen Ibero sanoi: ”Pölyn esiintyminen nebulassa voitaisiin päätellä myös värin muutoksesta vedyn eri päästöviivojen välillä, joiden odotettu väri voidaan määrittää atomiteorian avulla. Tiimimme havaitsi, että pölyn jakautuminen nebulassa ei ole tasaista, mutta osoittaa putoamista putken sisäkaasun vaipan reunalla. Tämä tulos viittaa teräviin muutoksiin pölyn poistossa aurinko-tyyppisen tähden viimeisimmissä kuolemanvaiheissa tai vaihtoehtoisesti pölyn muodostumisessa ja tuhoutumisessa. "
Kun kyse on heliumista, nykyisen sumuteorian mukaan sen jakautumisen planetaarisessa sumussa tulisi olla tasainen. Tämän testaamiseksi kirjoittajat käyttivät MUSE-tietoja karttaakseen heliumia Saturnuksen nebulassa. He löysivät muunnelmia, jotka seurasivat sumun kuoren morfologiaa. "Tämä merkitsee sitä, että nykyiset menetelmät heliumin määrittämiseksi tarvitsevat parannusta tai että olettamus, että runsaus on tasainen, olisi hylättävä." sanoo Monreal Ibero.
Planetaarinen sumu on kiehtovia esineitä. Heidän valoisat, aavemaiset kaasun ja pölyn verhot ovat vastustamattomia silmälle. Tämä on ensimmäinen kerta, kun MUSE: ta on käytetty tutkimaan planeetta-sumua, ja vaikka esineen kauneus on hiukan houkutteleva, se on taustalla oleva tiede, joka kiehtoo tähtitieteilijöitä ja astrofysiikkoja.
Lehden kirjoittajat myöntävät esittävänsä joissain suhteissa vain rajallisen määrän analyysejä. Mutta heidän työnsä osoittavat, että MUSE-instrumentti on täynnä potentiaalia. Kuten paperinsa lopussa sanotaan: "Havainnot osoittavat tämän instrumentin valtavan potentiaalin edistää laajennettujen emissioiden sumujen optisia spektroskopisia tutkimuksia."
- IAC: n lehdistötiedote: “Saturnus-köysi paljastaa sen monimutkaisuuden”
- ESO: n lehdistötiedote: “Saturnuksen udon omituiset rakenteet”
- Tutkimuspaperi: Kuvaspektroskooppinen tutkimus planeettasumusta NGC 7009 MUSE: n avulla
- Wikipedia-kirjoitus: Saturnus
- ESO-verkkosivu: MUSE Multi Unit Spectroscopic Explorer
