Исследователи с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» сделали важное открытие в туманности «Бабочка» (NGC 6302), расположенной в созвездии Скорпиона на расстоянии около 3400 световых лет. Они выявили материалы, из которых формируются планеты, включая крошечные частицы минералов и органические молекулы, связанные с происхождением жизни. Работа опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«В течение многих лет ученые обсуждали, как формируется космическая пыль. Теперь, с помощью "Уэбба", мы можем видеть гораздо яснее. Мы смогли наблюдать и холодные кристаллы, формирующиеся в спокойных, стабильных зонах, и горячую пыль, создаваемую в быстро движущихся областях, — все это в одном объекте. Это большой шаг к пониманию того, как изначальные материалы планет объединяются», — говорит доктор Микако Мацуура из Университета Кардиффа.
Центральная звезда туманности — одно из самых горячих известных светил в планетарной туманности, с температурой около 219 727 °C. Она окружена плотным пыльным торусом — кольцом в форме пончика, которое скрывает звезду от прямого наблюдения. Торус состоит из кристаллических силикатов, таких как кварц, и пылевых зерен неправильной формы. Размер этих частиц достигает миллионной доли метра — это крупные частицы по космическим меркам, что указывает на их постепенный рост в течение длительного времени. Торус играет ключевую роль в формировании формы всей туманности, создавая характерные «крылья» бабочки.
Планетарные туманности, как NGC 6302, формируются, когда звезды с массой от 0,8 до 8 масс Солнца теряют большую часть своей массы в конце жизни. Этот этап сравнительно краток — всего около 20 000 лет. Несмотря на название, планетарные туманности не имеют отношения к планетам: их так назвали из-за округлой формы, замеченной астрономами несколько сотен лет назад.
Наблюдения телескопа «Уэбб» показали сложную структуру с множеством слоев. Ионы, требующие больше энергии для образования, сосредоточены ближе к центру, а менее энергозатратные — дальше. Исследователи проследили струи железа и никеля, выбрасываемые в противоположные стороны, а также молекулы на основе углерода — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
На Земле ПАУ встречаются в дыме костров или выхлопных газах, а в космосе они образуются, когда сильный звездный ветер сталкивается с окружающим газом. Это может быть первым подтверждением формирования ПАУ в кислородсодержащей планетарной туманности, что дает новые данные о возможных путях образования органических соединений в ранней Солнечной системе.
Новое изображение с телескопа комбинирует данные инфракрасной камеры MIRI (Mid-InfraRed Instrumen) с радионаблюдениями ALMA (крупная астрономическая обсерватория в пустыне Атакама в Чили), показывая детальную структуру тора и пузырей газа. Почти 200 спектральных линий позволили ученым определить расположение атомов и молекул, проследить вложенные структуры и точно локализовать скрытую центральную звезду. Эти наблюдения раскрывают динамику туманности, показывая, как пылевые и газовые облака формируются и взаимодействуют друг с другом.
По словам исследователей, эти открытия дают уникальную возможность понять, как из газопылевых облаков формируются каменистые планеты, подобные Земле. Они впервые наблюдали детали формирования сложных органических молекул в таких условиях, а также показали, как высокоэнергетические процессы звезды влияют на распределение и рост пыли.
«Это открытие является большим шагом вперед в понимании эволюции планетарных систем», — добавляет Мацуура.
Эволюция красиво переродившейся звезды за 130 лет пошла не так, как от нее ожидали
Астрономы запечатлели космический мост между галактиками: видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram